Ce travail de thèse a pour but de mieux documenter les processus majeurs qui ont lieu lors de la collision alpine : le raccourcissement crustal, l'évolution thermique et les circulations de fluides. La première partie de ce travail apporte de nouvelles données thermo-chronologiques U-Th-Sm/He sur zircon (ZHe) et RSCM (Raman Spectroscopy on Carbonaceous Material, Tmax) sur le massif des Aiguilles Rouges. Ces données sont intégrées à l'histoire thermique de ces massifs et utilisées pour contraindre l'évolution structurale de la marge dauphinoise proximale lors de son inversion. La seconde partie de ce travail consiste en la mise au point d'une nouvelle méthode de restauration des coupes qui ont subi de fortes déformations ductiles. Le travail de terrain a de plus permis de définir le cadre structural et microstructural de l'étude des circulations de fluides à l'interface entre socle et couverture dans ces mêmes bassins du massif de l'Oisans. Les données géochimiques (isotopie, microthermométrie des inclusions fluides, éléments traces) montrent que des fluides (en faible quantité) dérivés du socle ont percolé à la base de la couverture dès l'initiation du raccourcissement collisionnel. Ces résultats permettent de proposer un modèle conceptuel d'évolution des circulations de fluides à l'échelle des massifs cristallins externes alpins. Dans une dernière partie, la modélisation thermomécanique de l'inversion de bassins hérités montre que la profondeur d'enfouissement tectonique joue un rôle primordial dans le style d'inversion des bassins. L'ensemble des résultats sont intégrés dans un modèle d'inversion collisionnelle de la marge européenne. / This work aims at better documenting and understanding major processes that occur during Alpine collision, such as crustal shortening, thermal evolution and fluid circulations. In the first part of the work, we provide new U-Th-Sm/He on zircon (ZHe) thermochronological data and new RSCM (Raman Spectroscopy on Carbonaceous Material) data for the Aiguilles Rouges. These data are integrated into the thermal histories of these massifs and used to constrain the structural evolution of the proximal Dauphinois margin during its collisional inversion. The second part of the work consists of the development of a new methodology to balance cross-sections where rocks were ductilely deformed. Finite deformation of the metasedimentary cover of the Oisans basins is used to constrain shortening. Fieldwork allowed us to define the structural and microstructural setting for the study of fluid circulations close to the basement/cover interface in the very same basins. Geochemical analyses (stable isotopes, microthermometry of fluid inclusions and trace elements) highlight that small amount of basement-derived fluids percolated into the cover as soon as the onset of collisional shortening. Those results are gathered into a conceptual model of evolution of fluid circulation through time and progressive deformation at the scale of the entire ECM. In the last part, thermomechanical modeling of inversion of inherited extensional basins show that tectonic burial is a major parameter controlling basin inversion style. Finally, all those new results are integrated into a scenario of the inversion of the European margin during Alpine collision.

Dans les massifs cristallins externes de Basse Maurienne, les principaux aquifères se localisent dans les formations granitiques alors que les roches schisteuses et les zones intensément mylonitisées ne sont que le siège de faibles circulations. La perméabilité de fissures particulièrement élevée dans les zones hautes des massifs permet l'infiltration des eaux dans le cœur de ces massifs comme en témoigne l'abondance des venues d'eau dans la galerie E.D.F Arc-Isère à plus de 1000 mètres sous la surface. Cette même perméabilité du socle a été retenue pour expliquer la présence des venues hydrothermales de Basse Maurienne. Les eaux froides superficielles remobilisent des quantités importantes d'uranium, sous forme de complexes uranyles dicarbonatés, qui pourront migrer vers les parties profondes du socle. Le comportement hydrogéologique des massifs cristallins est apparu très hétérogène que ce soit pour les vitesses d'écoulements ou pour les caractéristiques physicochimiques des eaux. Les observations ont permis de souligner la relation étroite qui existe entre les circulations superficielles et les circulations profondes et leur incidence sur les remobilisations de l'uranium par les eaux ?

le volcanisme alcalin triasique du massif des Ecrins Pelvoux est très ponctuel et se met en place dans un environnement marin sous forme de coulées et de pyroclastites ; l'activité volcanique se poursuit jusqu'à l' Hettangien inférieur en milieu marin plus profond. Les pipes et les dykes d'alimentation N 10 et N ont été observés dans des secteurs recouvrant les sédiments. L'absence de déformation aux épontes des dykes témoigne de l'ascension rapide d'un magma fluide dans des fissures largement ouvertes. Ce volcanisme typiquement alcalin présente un caractère hyperpotassique franc et sa spilitisation est marquée par les minéraux habituelsde la paragenèse basse température. Les seuls minéraux ferromagnésiens-relique sont des olivines, qui par leurs déformations internes et leurs inclusions de spinelles chromifères laissent supposer une origine à partir d'un magma issu de foyers de fusion partielle sous- jacents au niveau de la zone péridotitique . On note en revanche l'absence de reliques de pyroxène ;celle -ci pourrait être attribuée à une fusion congruente ou à tout autre déséquilibre dans les conditions physicochimiques du magma. Le caractère hyperpotassique de ce volcanisme est assez voisln de celui des laves shoshonitiques, mais il n'en a pas la même signification: il est à rattacher à un mécanisme de contamination lors de la traversée d'une épaisse croûte sialique, et en aucun cas à un mécanisme de subduction. Des variations irrégulières du chimisme sont observables à l'intérieur des coulées ; elles évoquent la vidange progressive, mais en un seul épisode d'un réservoir magmatique profond. Les dosages isotopiques réalisés sur des carbonates des sédiments , sur ceux inclus dans les coulées contaminées par les sédiments, et sur les carbonates disséminés dans les filons intrusifs permettent d'observer deux lignées évolutives convergentes depuis des pôles totalement opposés. On peut émettre par conséquent l'hypothèse de deux types de carbone d'origine différente dont l'une serait d'origine mantélique ; ce qui n'exclut pas une mobilisation hydrothermale posterieure. En conclusion. ce volcanisme est géodynamiquement à relier. - soit à la période de prerifting précédant l'ouverture de la future Téthys. - soit à des fissures d'extension résultant d'un système de décrochement dans une compression Nord-Sud, liée à un rejeu de fractures hercyniennes.

L'étude sédimentologique, stratigraphique et paléostructurale de la série liasique constituant la couverture des massifs cristallins externes(La Mure Beaumont) a permis de préciser les modalités d'évolution d'un secteur de la paléomarge de la Téthys jurassique. L'étude sédimentologique a entrainé la distinction de plusieurs ensembles de faciés caractérisant trois types de milieux de dépôt : faciés de bassin, bathyaux ou circalittoraux, faciés de talus et faciés de plate-forme. Du matériel issu de la plate-forme peut également se retrouver resédimenté dans des milieux plus profonds (turbidites et coulées boueuses). La sédimentologie des calcaires à entroques a été détaillée. Les déterminations génériques et les variations de taille des organismes ont conduit à la mise en évidence d'oscillations de la profondeur des milieux de dépôt au cours du Lias. L'analyse séquentielle montre l'existence de trois horizons de discontinuité majeurs: deux d'entre eux correspondent à de brusques approfondissements (Hettangien-Sinémurien ; Toarcien moyen-Toarcien supérieur) la signification du dernier, qui est souligné par le passage de séries à turbidites à des séries à coulées boueuses et se situe au Carixien supérieur-Domérien reste conjecturale. L'étude stratigraphique des séries liasiques réduites de La Mure et des séries épaisses du Beaumont a permis de préciser certaines datations,notamment celles de la formation des calcaires de Laffrey. Un découpage en grandes unités lithologiques a été effectué dans les deux types de séries. La confrontation de l'étude sédimentologique et de l'étude stratigraphique permet de proposer des corrélations sur des bases nouvelles entre les deux types de séries. L'étude paléostructurale a permis de mettre en évidence deux phases tectoniques majeures (la première à la limite Hettangien-Sinémurien, la seconde doméro-toarcienne), toujours suivies par un approfondissement brusque des milieux de dépôt, phénoméne d'origine tectonique et/ou eustatique. Des phases de moindre ampleur s'observent également et sont enregistrées dans les sédiments de diverses manières: basculement du substratum, sédiments bioclastiques remaniés gravitairement, présence de galets de matériel crntallophyllien. Paléogéographie et paléotectonique L'évolution de la Téthys jurassique, désormais classique dans les Alpes Occidentales, a donc pu être précisée pour ce secteur de la marge: Au Trias : dépôt de carbonates de plate-forme, à rares invasions marines A l'Hettangien inférieur : apparition de failles à faible rejet suivie d'un approfondissement modéré des milieux de dépôt. De l'Hettangien supérieur au Toarcien inférieur : existence de deux périodes de crise tectonique encadrant une période de calme relatif;qui conduisent à une accentuation du rejet de certaines failles et à l'individualisation de blocs basculés plurikilométriques, limitant des zones hautes à entroques et des milieux plus profonds à micrites et coulées turbides. Au Toarcien moyen : uniformisation des faciés argileux, qui scellent les structures antérieures.

Ce travail comporte une étude radiométrique sur minéraux, principalement sur biotites (méthodes Rb/Sr et K/Ar) et amphiboles (méthode K/Ar) , et l 'étude de quelques granites par la mé thode Rb-Sr . La distribution cartographique des âges obtenus sur les formations cristallophylliennes et granitiques des massifs cristallins externes (Belledonne ,Grandes Rousses et Pelvoux) de la zone delphino-helvétique (Alpes Françaises) permet de mettre en évidence : - un comportement hétérogène des roches et des différents massifs cristallins vis à vis de l'o rogenèse alpine ; - une chloritisation de biotites qui est d'âge soit tardi-hercynien , soit crétacé supérieur . Les chlorites de néoformation sont différentes et certainement méso-alpines ; - l 'importance du rôle et de l'influence des accidents majeurs du socle . L'accident médian de Belledonne , ceux de la Meije et de la bordure orientale du Pelvoux ont une zone d 'influence bien mise en évidence par les cartes de discordance entre les méthodes Rb/Sr et K/ Ar sur biotites. Une chronologie des évènements hercyniens et alpins est aussi précisée : - une granitisation ancienne probable : Saint Colomban (à 500 Ma ?) ; - un métamorphisme ancien, fini calédonien ou hercynien précoce à 373 ± 30 Ma K/ Ar sur les amphiboles des séries gneissiques des Grandes Rousses , mais il est peu marqué dans le massif de Belledonne ; - un métamorphisme hercynien tardif à 323 - 18 Ma (/K -Ar sur les amphiboles , avec des excès d 'Ar40 fréquents). Il est surtout bien marqué dans le massif de Belledonne; - une granitisation fini hercynienne importante produisant le granite du Rochail (NW du Pelvoux) .à 331 ± 31 Ma , et celui des Sept -Laux (Belledonne) à 322 ± 43 Ma . Le granite de la Lauzière est le plus tardif, mais s'il est vraisemblablement repris par des évènements tardi -hercyniens à permiens (254 ± 17 Ma); - ces derniers sont très importants dans l 'ensemble des massifs cristallins : 288 ± 10 Ma (K -Ar sur amphiboles du SE de Belledonne , Rb-Sr des biotites du SW des Grandes Rousses ) ; - une phase alpine précoce (126 à 81 Ma dans le massif de Belledonne 130 à 52 Ma dans celui du Pelvoux) soit éo- alpine (crétacé sup-paléocène) . Elle est bien marquée , en particulier par le rejeu important des accidents majeurs du socle ( "synclinal" médian, chevauchements de la Meije et de la bordure orientale du Pelvoux); - une phase méso -alpine (Eocène-Oligocène ) 39± 7 Ma (Belledonne sud ) fin à 27 ± 5 Ma (Belledonne nord) ; - une phase néo-alpine (Miocène moyen ) à 15,4 ± 1, 2 Ma (phengite de fent e alpine ) correspond à la surrection du massif de Belledonne .

La couverture des Massifs cristallins externes dauphinois et savoyards est minutieusement analysée à l'aide de toutes les données stratigraphiques, paléontologiques et paléotectoniques accumulées lors du lever des cartes géologiques au 50.000è. La complexité de la région est démontrée sur trois thèmes essentiels: - l'existence d'une tectonique au Lias (prouvée par de nombreux exemples de mise en plase d'olistolites) se traduit par le jeu de failles normales avec basculement saccadé de blocs de socle et cette phase distensive se poursuit jusque dans le Malm; la direction ou l'orientation des paléopentes est soit méridienne, soit transverse - les lignes paléogéographiques au Lias sont très obliques aux limites actuelles des massifs de socle et le nord de la zone dauphinoise a tendance à se raccorder à l'Est lyonnais et au Jura, tandis que le Sud appartient au bassin du Sud-Est avec des zones de haut-fonds mobiles; dès le Toarcien supérieur (après une phase de paroxysme tectonique) la paléogéographie acquiert une polarité est-ouest - l'importance de la tectonique alpine se vérifie par des écaillages de socle jalonnés de sutures sédimentaires avec déversements ou chevauchements vers l'Ouest mais aussi vers le Nord et par un resserrement très important des ensembles sédimentaires où les surfaces de dislocations tectoniques sont très difficiles à suivre. Le Jurassique dauphinois entre Durance et Rhône : étude stratigraphique et géodynamique ; évolution d'une portion de la marge nord téthysienne (Alpes occidentales françaises)

Le massif de Combeynot, sur la bordure nord-orientale du massif du Haut-Dauphiné (massifs cristallins externes, Alpes Françaises) est constitué de deux unités fondamentales (1) un socle, déformé et métamorphisé, représenté par un ensemble migmatitique et un orthogneiss oeillé ; ce socle se rattache aux formations du noyau du massif du Haut-Dauphiné, (2) un complexe annulaire subvolcanique, intrusif dans le socle, composé de formations volcaniques et volcano-détritiques, d'un réseau filonien microgranitique et rhyolitique très dense, de deux unités granitiques disposées de manière concentrique et de filons doléritiques tardifs terminant l'épisode magmatique. Une étude comparative sur la pétrographie, la structure, la typologie des zircons et la géochimie des éléments majeurs, en traces (Y, Nb, Zr, Rb, Sr, U, Th, Hf, Sc, Cs et Ta) et Terres Rares du complexe de Combeynot ont permis de retracer l'histoire magmatique de la série et de tester sa signification géodynamique. Le magmatisme de Combeynot est de nature alcaline intraplaque et traduit un environnement géotectonique de distension. Il trouve son origine dans le manteau à partir duquel plusieurs magmas subcontemporains s'individualisent par des taux de fusion partielle différents et conduisent aux unités acides par cristallisation fractionnée. Leur mise en place superficielle dans une zone orogénique encore non consolidée, riche en fluides et la participation des phases fluides juvéniles et/ou des eaux météoriques conditionnent la nature pétrographique acide, sursaturée et subsolvus des unités granitiques du complexe ainsi que les processus d'altération hydrothermale post- et tardi- magmatiques.

Le massif du Pelvoux (MCE, Alpes occidentales) fait partie de la paléo-marge passive téthysienne. C'est un site privilégié d'étude de structures superposées. On y trouve trace d'événements extensifs téthysiens, puis compressifs alpins. Les massifs de Morges, des Pourroys et du Vallon sont des pincées de couverture mésozoïque dans le socle cristallin. Ils permettent une étude des relations entre le socle et sa couverture. Cet interface est un marqueur de la déformation finie à l'échelle orogénique. Géométrie et cinématique montrent l'existence de deux phases de déformation dans l'histoire alpine. Un calage dans le temps est proposé par comparaison avec les régions environnantes: la phase DI serait du Crétacé supérieur - Eocène inférieur (pyrénéo-provencale). La D2 est au plus vieux oligocène supérieur. Elle s'intègre au modèle géodynamique par rotation-expulsion si l'on abaisse la pointe de l'indenteur d'environ 10 km vers le Sud. Le socle accommode le raccourcissement DI vers le SW par des plis kilométriques, alors que la couverture développe des plis PI de toute échelle. Ce découplage mécanique est en partie contrôlé par la distribution des fluides. ils sont diffus dans la couverture, mais chenalisés dans le socle dans les grands accidents mylonitiques. La déformation est alors concentrée le long de ces zones de faiblesse. Cette tectonique est contemporaine de conditions de température de 300 à 400°C et de profondeur de 5 à 12 km. Le raccourcissement Dl structure le massif. Cette hypothèse sur la géométrie 3D du massif de Morges a été illustrée par un modèle surfacique construit avec le modeleur STRIM. Il a été ensuite exploité pour un dépliage. Une autre méthode de reconstruction des surfaces a fourni des résultats corroborant ceux obtenus avec STRIM. Un apport de cette étude est de montrer dans le Sud-Pelvoux une absence de cisaillement plat au profit d'accidents verticaux. Cette géométrie s'intègre à celle déduite du profIl sismique ECORS pour la zone externe des Alpes.

Dans le but de déchiffrer l’évolution tectono-métamorphique des massifs de Belledonne, des Grandes Rousses et du Pelvoux nous avons effectué une étude multidisciplinaire (Structures, pétrologies, géochronologies, géochimies, et isotopes radiogéniques). Les résultats obtenus permettent de reconnaitre six évènements tectono-métamorphiques responsables de la structuration de ce segment de la chaîne varisque. Le premier événement, Dx, correspond à un épisode de collision précoce et se produit vers ca.380 Ma. Il est responsable de l’obduction vers l’E du complexe ophiolitique de Chamrousse, ainsi que d’un métamorphisme de MP-BT. Vers 350 Ma, un évènement magmatique permet la formation de l’unité magmatique bi-modal de Rioupéroux-Livet. Entre 350 et 330 Ma, la mise en place de nappes vers l’E (D₁) se caractérisé par un métamorphisme barrovien. Cet événement est également responsable de la mise en place de nombreux granites liés à la fusion partielle de la croûte. L’évènement transpressif senestre D₂ se produit immédiatement après, vers 320-300 Ma. Il se caractérise par le plissement de la pile de nappes non migmatitiques, et par le développement d’une foliation verticale S₂. Dans la croûte partiellement fondue, il est marqué par une fabrique verticales (S₂), par des zones de cisaillements (C₂ et C’₂), qui s’organisent en structure de type S-C-C’. Synchrone à la déformation tardi-D₂ (305-300 Ma), l’événement D₃ est responsable de la formation d.une foliation plate (S₃) à la transition entre les migmatites et les roches non fondues. Les structures D₂ et D₃ sont interprétées comme étant relatives au fluage latéral de la croûte partiellement fondue. L’événement D₂ s’accompagne également de la mise en place de nombreux granites peralumineux, formés lors de la fusion partielle de la croûte. Enfin, l’intrusion d’un granite à cordiérite au Permien constitue le dernier évènement observé dans cette portion de la chaîne varisque. / In order to decipher the Variscan tectono-thermal evolution of the Belledonne-Pelvoux area we perform a multidisciplinary study (structural, petrology, geochronology, geochemistry and radiogenic isotopes). The results allow us to recognize six tectono-thermal events responsible for the building of the studied portion of the Variscan orogen. The first, Dx corresponds to an earlier collisional event at ca. 380 Ma that was responsible for the obduction of the Chamrousse ophiolitic unit toward the East and MP-BT metamorphism. At ca. 350 Ma, a magmatic event is responsible for the formation of the bi-modal magmatism of the Rioupéroux-Livet unit. Between ca.350-330 Ma an eastward nappe-staking event (D₁) responsible of a barrovian metamorphism occurred. It is coeval with the emplacement of numerous continental crust derived plutons. This event is followed at ca. 320-300 Ma by a D2 NW-SE directed shortening in a sinistral transpressive regime. This event is characterized by folding of the unmolten nappe pile and development of a subvertical S₂ foliation. In the partially molten crust, the D₂ event is characterized by the formation of steeply dipping S₂ and shear zones (C₂ and C’₂) organized as S-C-C’-like pattern. Coeval with the late-D₂ deformation (ca. 305-300Ma) a D₃ event responsible for the development of a flat laying S₃ foliation at the boundary between the molten and unmolten domains is documented. The late-D₂ and D₃ events are interpreted to be relative to the lateral flow of the partially-molten crust. The D₂ event is coeval with the emplacement of the manly Stephanian peraluminous granitoids, formed by melting of the continental crust. Finally, a Cordierite- bearing granite indicate the existence of a Permian magmatism.

Les roches leucocrates du massif UB-B de Chamrousse - Tabor sont intrusives au sommet de la séquence ophiolitique et y sont associées à des gabbros cumulats, des ferrogabbros, des basaltes et des dolérites. Ces roches correspondent à des cumulats plagioclastiques (albitites et anorthosites), des diorites quartziques, des tonalltes et des leucotonalites. . Des diorites quartziques, tonalites et leucotonalites sont également présentes dans le groupe de Séchilienne. Elles y sont accompagnées par des leptynites fines alternant avec des amphi· bolites. La géochimie des éléments majeurs de ces matériaux leucocrates les apparente aux plagiogranites ophiolitiques. L'étude des éléments en traces révèle l'existence de deux lignées de différenciation pour ces plagiogranites. La première regroupe essentiellement les leptynites fines qui sont caractérisées par une teneur faible en titane et des teneurs fortes en Zr, Y,Nb. Dans la seconde lignée, ces mêmes éléments montrent une décroissance des teneurs, depuis les diorites quartziques, jusqu'aux leucotonalites. L'examen des spectres de terres rares permet de supposer (1) une filiation avec les E·M .O.R.B. présents dans le groupe de Séchillenne ; (2) une différenciation de la seconde lignée par filtre presse à partir des cumulats plagiocla stiques. Ces plagiogranites présentent des caractéristiques de gisement, de pétrographie et de chimisme qui permettent d'envisager leur différenciation dans le cadre de l'ouverture d'un bassin marginal, et de son extension. Une datation (U/Pb sur zircons;) d'un de ces plagiogranites établit un âge cambro-ordovicien pour l'ophiolite (496 MA). Dans le groupe de Rioupéroux-Livet, les granites sodiques se présentent en filons, sills et petit massif. Ils sont accompagnés de roches basiques subordonnées (gabbros cumulats et basaltes, amphibolites) ainsi que de termes paradérivés (grauwackes et micaschistes). Ces granites sodiques ont un chimisme qui les apparente aux plagiogranites ophiolitiques (éléments majeurs). Cependant, leur gisement, leur association à une série calco·alcaline les rapprochent plus de granites d'arc insulaire. L'étude des teneurs en éléments-traces, ainsi que des terres rares confirme cette hypothèse. Une datation des zircons du granite de Livet permet d'établir un âge dévono·dinantien (352 MA) de ce groupe.