Dans la chaîne hercynienne d'Europe occidentale, la majeure partie des granitoïdes se mettent en place en contexte de collision continentale, mais postérieurement à l'épaississement. Ce sont des granitoïdes de collision, postépaississement. L'exemple étudié est le complexe granitique de Pontivy-Rostrenen (Massif Armoricain, France). Il est constitué d'une association de granitoïdes variés parmi lesquels quatre principaux types sont reconnus. Des granites à deux micas fortement peralumineux, un leucogranite très évolué (plus acide), un monzogranite à biotite peralum ineux et une monzodiorite potassique. L'étude pétrographique et géochimique (majeurs, traces, isotopes) de ces granitoïdes et de leurs relations mutuelles, nous a permis d'élaborer un modèle pétrogénétique, mettant en évidence trois épisodes de fusion crustale, faisant appel à des mécanismes et à des sources différents: - fusion partielle à grande échelle, résultant du rééquilibrage thermique de la croûte et favorisée par la circulation de fluides drainés par le cisaillement sud armoricain; - fusion induite par l'ascension de magmas lamprophyriques dans la croûte, avec production de magmas hybrides; - fusion d'un niveau crustal différent, probablement plus superficiel donnant naissance à un magma très évolué, de basse température; L'étude d'une telle association permet d'approcher indirectement les mécanismes de fusion crustale et la nature des diverses sources activées lors du rééquilibrage d'une chaîne épaissie.

La Formation du Grès armoricain est un élément important de la mégaséquence détritique terrigène qui débute le Pa1éozolque ou recouvre les dépôts cambriens dans le Massif armoricain. 1: Cette formation à dominante arénacée a été étudiée dans toutes les unités pa1éozolques des domaines nord et médio-armoricains. Son épaisseur varie de qûe1ques dizaines de mètres (Nord Cotentin) à plusieurs centaines de mètres (Presq~'11e de Crozon et Sud de Rennes). L'ensemble du Grès armoricain regroupe des 1ithofaciès homo1ithiques arénacés (quartzites), hétéro1ithiques à dominante arénacée ou pé1itique (alternances gréso-pé1itiques) et homo1ithiques pé1itiques. La distribution de ces 1ithofaciès est aléatoire au sein de la formation mais, par endroits, le développement préférentiel d'une unité hétéro1ithique entre deux unités inférieure et supérieur~ à dominante arénacée conduit à distinguer trois membres (le Grès armoricain inférieur, le Membre moyen et le Grès armori~ain supérieur). La formation contient les traces d'une importante activité biologique et de nombreuses structures sédimentaires d'origine physique. L'étude systématique des traces fossiles a permis de clarifier certains problèmes taxinomiques (C~ziana, Mono~enion, Sko~o~, *.* ) et de proposer ou de modifier des interprétations (Vaed~, Sko~o~, ..* ). Les principales traces fossiles contenues dans la formation sont : A4enirotit~, ~phy~, C~ziana, Vae~, V.i.dyma.uU.chYlU6, V,(moJtpfU.chYlU6, V-i.plo~eJLi.on, FJtaena, ImblLichYlU6, UnguLi.chnLt~, Mono~eILion,' Phycod~, Pl.anotit~, Sko~o~, TucfU.chYlU6, TlLicfU.chYlU6, TJtypanLt~. L'ensemble de ces traces reflète l'adaptation des organismes aux conditions spécifiques des différents pa1éomilieux. E11es'sont apparues comme de bons marqueurs d'environnement. Plusieurs associations de traces, caractérisant des milieux différents, ont pu être distinguées. Il s'agit de l'association Sko~o~ - Vae~ hatti - V-i.plo~enion et de l'association C~z-i.ana - Mono~enion - Vae~ labechu - Phycod~. Les paramètres hydrodynamiques des différentes structures sédimentaires (rides d'oscillation, rides chevauchantes, litage oblique en mamelon, dunes hydrauliques, hyperdunes, *** ) et la nature des séquences élémentaires de dépôt ont permis une meilleure compréhension du mode de mise en place des sédiments. Les caractéristiques sédimento10giques et ichno10giques des 1ithofaciès constitutifs de la formation ont révélé des conditions de sédimentation génétiquement distinctes : - une sédimentation épisodique mise en place par des phénomènes instantanés de type tempête : pour les 1ithofaciès homo lithiques 51 à séquences proximales, * pour les 1ithofaciès hétéro1ithiques Hl à séquences distales. Les caractéristiques hydrodynamiques, la nature des figures sédimentaires associées à ces dépôts (rides de vagu~, l-tnéation de délit, 6ent~ de Jt~, *** ), l'abondance et la bonne conservation du litage oblique en mamelon (Hummocky cno~~ ~~6-i.cation), supposent une mise en place de ces dépôts dans des milieux situés entre la limite d'action des vagues permanentes et une profondeur de quelques mètres, sur une p1ateforme dominée par l'action des vagues. - une sédimentation qui a été qualifiée "de chronique" * pour les 1ithofaciès homo1ithiques arénacées S2A (avec V-i.pto~eJt- i.on et Skolltho~) mis en place par des écoulements combinés courants-osci11ation, * Pour les 1ithofaciès hétéro1ithiques H2 (avec ~z-i.ana, Va~ labechu, Mono~eJLi.on et Phycod~) soumis fortement à l'action des marées et parfois émergés, . * pour les 1ithofaciès homo1ithiques arénacés S2B faiblement bioturbés, d'énergie élevée, constitu.és par des corps sableux de grande taille, _ * pour les 1ithofaciès homo1ithiques arénacés 54, à fort taux de sédimentation (rides chevauchantes). Les structures sédimentaires associées à ces 1ithofaciès (~~6-i.cation6 le.n:tic.uhUJL~, ma.dJté~ ou ond.u.R.~~, 6ent~ de du~-i.cation, ~UJt6ac~ de Jtéactivation, ~~~~ en chevJtOn6 *** ) révèlent une partie de la p1ateforme dominée par l'action des marées et parfois émergée. L'asymétrie des écoulements mise en évidence par les mesures de pa1éocourants est expliquée par des courants tidaux de force inégale. La répartition et l'organisation des 1ithofaciès permettent de définir l'environnement sédimentaire du Grès armoricain comme un ensemble de pa1éomilieux s'étendant sur la partie supérieure d'une plate-forme bordée, vraisemblablement vers le Nord, par un continent, dernier vestige des reliefs cadomiens.

L'objectif principal de ce travail est de déterminer dans quelle mesure l'étude de phénomènes physiques, secondaires par rapport à la différenciation magmatique, permet d'apporter des contraintes pour la reconstitution de l'évolution des chambres magmatiques. Dans un premier temps, une étude pétrologique de l'objet choisi -le Complexe plutonique Nord de Guernesey- a été réalisée. On en retire à la fois des résultats intéressant la géologie régionale et les paramètres de base pour l'étude des phénomènes physiques secondaires. Les résultats d'ordre régional consistent en la mise en évidence ou la confirmation de plusieurs points. On a ainsi montré que le Complexe plutonique Nord de Guernesey est un massif calco-alcalin d'âge cadomien (550-560 Ma) constitué de quatre intrusions. Les deux ensembles les plus basiques: le Gabbro de Saint-Peter-Port et le Groupe Dioritique de Bordeaux sont des formations litées qui constituent les témoins d'une ancienne chambre magmatique. Les relations entre gabbros et diorites ne peuvent être établies avec certitude, mais plusieurs critères pétrographiques et géochimiques incitent à penser qu'ils se - rattachent à une même évolution magmatique. Les deux intrusions les plus acides: la Granodiorite de L'Ancresse et le Granite de Cobo apparaissent résulter du mélange d'un constituant basique apparenté aux liquides gabbro-dioritiques et d'un constituant dérivant de la fusion crustale induite par la mise en place de la chambre magmatique basique. Le Groupe Dioritique de Bordeaux, et plus précisément le type Beaucette que l'on observe sur la côte Est de l'île, présente de nombreuses figures particulières traduisant l'intervention de phénomènes magmatiques divers venant se superposer à l'évolution magmatique principale par cristallisation fractionnée. On a ainsi des indications de l'importance des phénomènes tels que les mélanges dans les chambres magmatiques calco-alcalines. Certaines structures qui évoquent des figures de charge sédimentaires sont particuiièrement bien déveioppées à ia pointe Nord-Est de l'île. Ce sont elles qui ont été choisies pour étudier l'importance des phénomènes physiques de second ordre dans les chambres magmatiques. En effet, les mécanismes d'instabilité gravitaire ont une signification suffisamment simple pour permettre ce type d'approche.

Le relief des continents est contrôlé principalement par la tectonique, l'eustatisme et le climat par le biais de l'incision fluviatile. Un des problèmes majeur de la géomorphologie est de caractériser la façon dont les rivières s'adaptent aux variations de ces paramètres, afin de pouvoir comprendre comment les reliefs évoluent au cours du temps. Le Massif Armoricain est un socle granitique et métamorphique d'altitudes modérées dont la topographie est marquée par un ensemble de plateaux, incisés. L'âge du début de cette incision a été contraint de deux manières : nous montrons que les formations sédimentaires Mio-Pliocène ("sables rouges") sont les témoins d'un premier réseau hydrographique dont les vallées ont été comblées au Pliocène terminal. Les réseaux ) hydrographiques actuels sont sécants et donc indépendants de ce premier réseau. L'âge du début de l'incision et de la formation du relief armoricain peut ainsi être estimé au Gromérien (environ 0,7 Ma) à partir de l'âge des hautes terrasses. L'étude de l'incision du relief, à partir de données de terrains (terrasses, altérations) et de Modèles Numériques de Terrain (MNT) a été un moyen de discuter de l'influence des paramètres de contrôle tectonique, eustatique et climatique sur le fonctionnement des réseaux hydrographiques en érosion. . 1 Dans un tel domaine de socle, la déformation est le paramètre de premier ordre qui 1 contrôle l'évolution du relief. En particulier, nous montrons l'existence de différences spatiales d'incision fluviatile qui ne s'expliquent que par une déformation du Massif 1 Armoricain durant le Pléistocène. A cette évolution se surimpose- un fort contrôle climatique lié à la position en domaine périglaciaire de la région étudiée durant le Quaternaire. Il opère par le biais d'une forte non-linéarité du flux de matière liée aux périodes de déglaciation et est responsable de la formation des terrasses. A l'opposé, les variations eustatiques à haute fréquence qui caractérisent cette période semblent sans effets sur l'incision de la topographie. Enfin, le Massif Armoricain étant -- un domaine de socle, hétérogène par définition, il existe un contrôle == lithologique sur les modalités de l'incision; dans les cas extrêmes, les lithologies résistantes (grès, granites) peuvent bloquer la propagation des variations du niveau de base et permettre la conservation de palée-topographies, non-incisées. Finalement, l' étude du relief nous a permis de discuter de la déformation du Massif Armoricain durant le Pléistocène selon un schéma de flambage lithosphérique et de proposer un modèle d'évolution des fleuves en domaine de socle, en régime périglaciaire et en contexte de déformation de faible amplitude et de grande longueu'r d' onde.

Ce travail aborde la question de l'occupation de l'espace et de la gestion des ressources entre Massif armoricain et les Bassins parisien ou aquitain. Il postule que les caractéristiques de ces deux entités géologiques ne furent pas sans conséquence sur les modalités d'occupation humaines, par ailleurs évolutives au cours du Néolithique. Pour ce faire, des outils méthodologiques et statistiques, empruntés à la géographie sont mis en œuvre. Après discussion de l'état de la recherche, par un catalogue argumenté des gisements archéologiques, la distribution des différents gisements est observée, période après période, afin de mettre en évidence le rôle des facteurs culturels. Ensuite, la relation de ces gisements avec plusieurs critères physiques (topographiques, hydrographiques, géologiques, pédologiques) est discutée, notamment pour mettre en lumière les différentes manières de gérer des ressources inégalement réparties. A l'échelle du vaste territoire pris en compte (plus de 62 000 km²), on peut démontrer que la distribution spatiale de l'échantillon de données actuellement disponibles (4201 gisements), bien que longtemps considéré comme seulement tributaire d'un état de la recherche, est aussi significative désormais d'une réalité dans le passé préhistorique. Une proposition de modèle de peuplement pour l'ensemble du Néolithique à l'interface Massif armoricain / Bassins parisien et aquitain, est dès à présent formulée. Celui-ci montre l'acquisition de nouvelles stratégies de subsistance, qui se seraient concrétisées par une adaptation progressive à des milieux de plus en plus variés du Néolithique ancien au Néolithique récent et final.

Le Massif Armoricain est un segment affleurant de la Chaîne Hercynienne d'Europe Occidentale et constitue actuellement un domaine de déformation intraplaque en contexte de marge continentale passive. Cette déformation se manifeste par une activité sismique modérée caractérisée par des séismes de faible magnitude. Les bulletins des organismes nationaux décrivent - dans cette région peu couverte par les réseaux sismologiques - une répartition diffuse de la sismicité, avec une grande imprécision sur la localisation des événements. Une nouvelle analyse de l'ensemble des sismogrammes, combinée à une inversion stochastique des temps d'arrivée pointés visuellement au cours de ce travail, a permis la relocalisation d'environ 1500 séismes survenus entre 1980 et 2004. L'interprétation jointe de ces résultats et des données géophysiques existantes conduit à une meilleure compréhension des processus sismotectoniques à l'origine de cette sismicité intraplaque.

Au sein de la croûte terrestre, une grande partie des processus de mobilisation et redistribution des métaux résulte de circulations de fluides à grande échelle. Par conséquent, c’est un paramètre clé dans la formation de nombreux types de gisements variés. Les zones de déformation étant les vecteurs principaux des circulations de fluides, la plupart des gisements d’or (Au) et d’antimoine (Sb) se retrouvent localisés au sein des ceintures orogéniques. Le Massif Armoricain constitue un segment de la chaîne varisque ouest-européenne et contient de nombreux gisements à Sb-Au. L’objectif de cette thèse est à la fois de fournir de nouvelles contraintes sur la genèse des minéralisations varisques à Sb-Au et d’améliorer l’état des connaissances sur les processus critiques à l’origine des circulations de fluides minéralisatrices. Ainsi, une analyse des relations spatiales et des analyses structurales, géochronologiques et géochimiques ont été réalisées sur les gisements à Sb-Au du Domaine Centre Armoricain (DCA) et sur le gisement du Semnon en particulier. Une grande partie des gisements à Sb-Au est spatialement associée à des zones denses et relativement magnétiques suggérant la présence de corps mafiques/ultramafiques en profondeur. Cela est supporté par les nombreuses occurrences de dykes et sills de dolérites à travers toute la région. Ces dykes et sills sont issus d’un important évènement magmatique mafique mis en place à 360 Ma durant un changement drastique de la dynamique de convergence, passant de la subduction continentale à l’initiation de la collision. Les minéralisations à Sb-Au du DCA sont précoces dans l’histoire Carbonifère de la chaîne varisque armoricaine. Par conséquent, la plupart des minéralisations du DCA ne sont pas associées à l’évènement hydrothermal minéralisateur tardi-Carbonifère, bien connu dans la chaîne varisque européenne, en particulier au sein des zones internes de la chaîne tel que le Massif Central français. Au-delà du fait que cet évènement hydrothemal à Sb-Au soit précoce, la mise en place d’un magmatisme mafique généralisé dans la croûte supérieure du DCA est synchrone avec les minéralisations à Sb-Au et apparait comme un paramètre essentiel dans la mobilisation de circulations de fluides minéralisateurs advectifs. A plus grande échelle, la mise en place d’un magmatisme mafique couplée à la circulation de fluides hydrothermaux à Sb-Au met en lumière et améliore nos connaissances sur les processus hydrothermaux, magmatiques et tectoniques d’échelle lithosphérique gouvernant l’hydrothermalisme porteur de métaux. Par conséquent, ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour l’exploration minière, notamment dans la recherche de nouveaux gisements d'antimoine et d'or au sein de la chaîne varisque européenne. / Through the Earth’s crust, a major part of the mobilization and the redistribution processes of metals are the result of large-scale fluid flows. Consequently, it is a key factor in the formation of various types of mineral deposits. Because deformation zones are the principal vector for fluid flows, most hydrothermal antimony (Sb) and gold (Au) deposits are localized in orogenic deformed belts. As a western part of the European Variscan belt, the Armorican Massif hosts several Sb-Au deposits. The purpose of this work is to provide new constraints on the genesis of these Variscan Sb-Au mineralization and to improve our knowledge about critical processes for hydrothermal mineralizing fluid flows. For these reasons, spatial relationships, structural, geochemical and geochronological investigations were performed on the Sb-Au deposits from the Central Armorican Domain (CAD), the Le Semnon Sb-Au deposit in particular. A major part of Sb-Au deposits are spatially associated with high-density and magnetic zones reflecting the presence of mafic/ultramafic bodies at depth and that is supported by numerous occurrences of dolerite dykes and sills throughout the region. These dykes and sills are issued from an important mafic magmatic event at ca. 360 Ma emplaced during a plate dynamic shift from continental subduction to incipient collision stage. Sb-Au mineralization from the CAD belongs to the early Carboniferous history within the Variscan framework. Consequently, most of Sb-Au mineralization (at least in the CAD) is not related to the Late Carboniferous hydrothermal mineralizing event, well-identified in the Variscan southernmost internal zones and especially in the French Massif Central. Beyond that early hydrothermal event, the widespread emplacement of a mafic magmatism in the CAD upper crust is coeval with Sb-Au mineralization and appears as a major trigger for highly advective mineralizing fluid flows. At a larger scale, mafic magmatism emplacement coupled with early Carboniferous Sb-Au hydrothermal fluid flows highlights and improves our knowledge of lithospheric-scale tectonics, magmatic and hydrothermal processes governing such metal-bearing hydrothermalism. As a consequence, those results provide a new framework for future mining exploration of antimony and gold deposits in the European Variscan belt.

Une première partie de cette thèse est méthodologique: elle vise à améliorer la thermochronométrie (U-Th-Sm)/He sur apatite et les modèles de diffusion actuels. Nous avons étudié le cas du Massif Armoricain (France), et celui des Alpes Suisses. Nos travaux montrent que la rétentivité en hélium des apatites est plus élevée que prévu par les modèles traditionnellement utilisés. Une approche statistique comprenant des algorithmes d'apprentissage montre que la composition chimique des grains ne semble pas jouer sur la rétentivité des apatites en hélium. Le principal paramètre contrôlant la dispersion des âges hélium est l'état d'endommagement des cristaux. Nous proposons une approche de physique/minéralogie expérimentale pour le caractériser à l'échelle nanométrique. Dans la dernière partie de la thèse, nous avons appliqué la méthode (U-Th-Sm)/He sur apatite au cas de la marge algérienne. Nous mettons en évidence une phase majeure de dénudation dans la région des Petites Kabylies au cours du Tortonien. Cette phase marque probablement le début de l'inversion de la marge, bien plus précocement que suggéré jusqu'alors. / The first part of the thesis aims at improving the methodology and the models involved in apatite (U-Th-Sm)/He thermochronology. For this purpose, we studied two geological cases: the Armorican Massif (France) and the Swiss Alps. Our work suggests that apatite helium retentivity is higher than predicted in traditional models. A statistical approach using machine learning algorithms evidences that the apatite chemical composition of grains does not influence helium retentivity. The key parameter is the parent radionuclide and the crystal damage contents. We suggest an experimental procedure in order to characterize damage in apatite at the sub-micrometer scale. In the last part of the thesis, we applied the (U-Th-Sm)/He method to the Algerian Margin. We evidenced a major denudation phase in Petite Kabylie ("Lesser Kabylia") during the Tortonian times. This phase likely corresponds to the initiation of the margin inversion, earlier than previously suggested.

L'acquisition récente de 3000 km de données de sismique sparker haute résolution et morphobathymétriques EM 1000 dans le domaine côtier sud armoricain apporte des éléments qui éclairent l'histoire cénozoïque du Sud Bretagne et notre compréhension de la genèse des vallées et estuaires quaternaires. L'étude est basée sur la cartographie des éléments morphologiques, stratigraphiques et structuraux de la prolongation en mer des principaux fleuves de l'Odet, du Blavet, d'Etel et de la Vilaine. Elle a permis la reconnaissance de cinq paléo-réseaux hydrographiques. L'étude de l'évolution des profils longitudinaux et transversaux de ces réseaux, des surfaces d'abrasion marines qui les recoupent, de l'architecture interne de leur remplissage, et leur comparaison avec les réseaux contemporains préservés le long de la marge atlantique ont permis de discuter l'impact de la lithologie, de la tectonique et du climat sur la dynamique des paléo-réseaux hydrographiques.

La Chaîne Hercynienne est un objet majeur de la tectonique européenne, néanmoins sa structure profonde demeure mal connue. Le Massif Armoricain est un segment préservé de cette chaîne, il présente une structuration NO-SE, parallèle à la direction générale de la chaîne dans cette région. Il est habituellement divisé en trois domaines séparés par deux zones de cisaillement majeures, les Cisaillements Nord- et Sud-Armoricains. Le Massif Armoricain présente l'avantage de n'avoir été affecté par aucun événement tectonique ou thermique important depuis les temps hercyniens et constitue donc un objet particulièrement intéressant pour l'étude d'une chaîne de collision ancienne. Dans le cadre du Programme GéoFrance3DARMOR2, deux expériences d'écoute sismologique passive ont été menées en 1997 et 1999 dans le Massif Armoricain. Les objectifs étaient : (1) la détermination de l'extension en profondeur des deux zones de cisaillement ; (2) la détermination de leur géométrie profonde ; (3) l'imagerie précise du complexe métamorphique des Nappes de Champtoceaux (roches de haute pression exhumées au stade précoce de la collision hercynienne). Les données collectées ont permis de modéliser l'anisotropie sismique et de construire un modèle tridimensionnel des variations de la vitesse des ondes P sous le Massif Armoricain. L'imagerie de la croûte ne permet pas de mettre en évidence l'enracinement supposé des Nappes de Champtoceaux. En revanche, les images obtenues pour le manteau supérieur montrent un signal clair interprété comme la signature d'une subduction à vergence nord qui se termine au Dévonien (~350 Ma) pour laisser place à un régime transpressif intense au niveau du Cisaillement Sud-Armoricain au début du Carbonifère. Ces mêmes résultats montrent que l'extension du Cisaillement NordArmoricain est limité à la croûte tandis que le Cisaillement Sud peut être suivi jusqu'à plus de 150 km de profondeur.