La région de Saint-Gabriel-de-Brandon se situe à une centaine de kilomètres au NE de Montréal. Le secteur étudié couvre une superficie approximative de 125 km2 . Il comprend trois unités de roches cristallines précambriennes: un complexe migmatitique qui constituerait le socle de la région, une série paragneissique "de couverture", proche du Groupe de Grenville mais où les calcaires cristallins sont peu importants et enfin diverses roches plutoniques. Ces trois unités s'individualisent aussi bien du point de vue pétrographique que structural. Tout d'abord le complexe de base est composé de migmatites rubanées, (alternance de niveaux quartzo-feldspathiques et amphiboliques d'origine grauwackeuse) et de migmatites hétérogènes. A l'exception des amas et filons granitiques de ces dernières, les paragenèses sont celles du facies granulite. A l'intérieur de la "série paragneissique" qui se compose de gneiss alumineux, de gneiss à pyroxène, de quartzites, de roches calco-silicatées, de skarns et qui sont d'origine sédimentaire, sont interstratifiées, des leptites rubanées et des amphibolites d'origine éruptive ainsi que des gneiss à biotite et amphibole dérivant de formations volcano-détritiques. Les paragenèses de ces para et orthogneiss sont celles soit du facies amphibolite- almandin le plus élevé, soit du facies granulite. Leur apparition s'est faite à une température minimale de 670°C à une pression solide comprise entre 6 et 10 kb, la pression d'eau étant nettement inférieure à PS' Le granite adamellitique de Saint-Didace ainsi que les mangérites quartziques ortho-gneissifiées sont les types principaux des roches plutoniques qui sont en gros concordantes aux formations paragneissiques. L'étude structurale de la région a révélé la superposition de deux phases majeures de plissement. La première a produit des plis isoclinaux, d'ordre kilométrique, déversés vers le N ou le NO avec des axes orientés soit E-O, soit NE - SO. Les mangérites et sans doute le granite de Saint-Didace seraient à peu près synchrones de cette première phase. Au cours de celle-ci la série paragneissique se serait déversée vers le NO sur le complexe migmatitique qui aurait joué le rôle de socle. La deuxième phase, dont les plis sont axés entre NO - SE et N -S, a donné par superposition à la première, des figures d'interférence très complexes. Elle a affecté les trois ens embles mais les masses plutoniques ont agi comme des môles rigides à l' exception des "lames" relativement peu volumineuses de mangérites qui ont réagi aux efforts tectoniques comme leur encaissant. L'étude géochronologique effectuée sur ces ensembles tend à prouver la superposition de plusieurs orogenèses. L'orogenèse Grenvillienne (950 MA) a été obtenue sur le "mobilisat" du complexe migmatitique. Le granite de Saint Didace a sans doute été rajeuni à 1 105 MA. La série paragneissique aurait pour sa part été rajeunie durant l'orogenèse elsonienne (soit à 1 450 MA), tandis que la "restite" du complexe migmatitique de base donne un âge correspondant à l'orogenèse kénoranienne (2 300 MA).

Le magmatisme Néogène italien est caractérisé par une grande variété pétrologique et géochimique, couvrant presque entièrement le spectre des roches magmatiques connues dans le monde entier. Le volcanisme récent, Quaternaire, comprenant des laves de composition basiques et intermédiaires, est à la base de la majorité des modèles géodynamiques. Comparativement, le magmatisme acide, correspondant aux premières manifestations sur la marge Tyrrhénienne est beaucoup moins volumineux, affleure sans ou avec peu de roches basiques ou intermédiaires associées, et est relativement mal connu. Les objectifs de cette thèse sont (1) de préciser l'âge de ces manifestations, (2) de comprendre l'origine de ce magmatisme (détermination des sources) et, (3) d'intégrer ces contraintes dans le cadre général du magmatisme italien et de l'ouverture de la Mer Tyrrhénienne. Une étude combinée géochronologique et pétro-géochimique a donc été entreprise sur des édifices acides de la Toscane (San Vincenzo, Roccastrada, Amiata) et les îles de Ponza et Palmarola (Archipel des Pontine, région Campanienne, Golf de Gaeta). Vingt-cinq datations K-Ar précises (technique Cassignol-Gillot) ont été effectuées sur les îles de Ponza et Palmarola. Le début de l'activité de Palmarola a été datée pour la première fois à 1.64 ± 0.02 Ma ; l'âge Quaternaire (Pléistocène) obtenu remet en cause l'âge Pliocène qui avait été proposé sur des critères stratigraphiques. Concernant Ponza, un nouvel épisode rhyolitique a été découvert à 3.1-2.9 Ma. Un changement magmatique rapide a été mis en évidence entre les deux îles ; en seulement ~1.3 Ma (au passage Pliocène/Pléistocène), on passe d'un volcanisme calco-alcalin orogénique à Ponza vers un volcanisme s'approchant du volcanisme alcalin intraplaque à Palmarola. De nouvelles données minéralogiques et isotopiques permettent de proposer un modèle pétrogénétique pour ces magmas, faisant intervenir une cristallisation fractionnée accompagnée par une contamination crustale plus ou moins forte, à partir de liquides mantelliques différents. Des âges précis et reproductibles ont été obtenus pour les édifices de la Province Toscane (San Vincenzo, Roccastrada et Amiata). Pour le volcan de Monte Amiata, de nouvelles données isotopiques Sr-Nd et Pb confirment qu'il est en terme de sources un hybride entre les Province Toscane et Romaine. Nous proposons grâce aux âges obtenus un nouveau scénario pour sa mise en place. L'analyse en composantes principales (ACP) des données isotopiques du Pb de toutes les manifestations acides étudiées dans cette thèse a permis d'identifier les deux composants source à l'origine de ces roches. Le composant le plus important est un pôle mantellique correspondant à un mélange entre DM et HIMU, tandis que le second, dont le rôle est mineur comparé au premier, est un pôle enrichi de type crustal. Les roches acides les plus au Sud (Pontines) montrent une influence plus forte du composant DM+HIMU. Ainsi, même sur des roches aussi différenciées et à plus petite échelle (l'Italie centrale), on retrouve la tendance générale propre à l'ensemble de la péninsule Italienne et de la Sicile, dérivée de l'étude isotopique des roches basiques, qui montre un mélange général entre DM et HIMU auquel s'ajoute un composant dérivé de la croûte. L'influence du pôle DM-HIMU est croissante du Nord au Sud de l'Italie. Etendue à l'échelle de la marge Tyrrhénienne italienne, l'ACP permet d'identifier deux domaines sources, délimités par une discontinuité lithosphérique majeure de l'Italie centrale, le 41ème Parallèle, dans lesquels les composants évoluent différemment. Les caractéristiques du domaine Nord pourraient être contrôlées par un processus de délamination de la lithosphère inférieure, celles du domaine Sud par un retrait rapide du slab, les deux phénomènes provoquant une remontée asthénosphérique.

Les komatiites sont des roches volcaniques ultrabasiques caractéristiques de l'Archéen et du Protérozoïque. Nous présentons ici une étude de la pétrogénèse des komatiites de la ceinture de Barberton en Afrique du Sud. Celle-ci comprend un modèle de fusion original bâti à partir de la constatation expérimentale qu'à très forte profondeur (P>13GPa), les liquides komatiitiques sont plus denses que la péridotite solide et donc ne peuvent pas s'échapper de leur source. Nous proposons que la fusion des sources des komatiites de Barberton ait commencée à une pression supérieure à 13GPa dans le manteau mais que les liquides produits soient restés retenus dans les sources jusqu'à ce que celles-ci n'aient dépassé, au cours de leur remonté, la limite de densité à laquelle le liquide devient moins dense que le résidu solide (à ~13GPa). Alors, les liquides auraient commencé à quitter leur source, d'abord doucement, puis de plus en plus vite alors que la différence de densité entre le liquide et le résidu solide s'accroissait. Les komatiites appauvries en Al, qui sont les plus abondantes à Barberton, auraient été produites par les premiers liquides qui ont quitté la source peu après le franchissement de la limite de densité. Les liquides qui quittèrent ensuite cette même source à moins forte pression, auraient formé les komatiites enrichies en Al. Les komatiites non-appauvries en Al auraient été produites par le même mécanisme mais par des sources de température potentielle plus forte. Une étude parallèle des trois systèmes isotopiques Sm-Nd, Lu-Hf et Re-Os nous a permis de contraindre l'histoire chimique des sources de komatiites de Barberton. Les systèmes Sm-Nd et Lu-Hf indiquent des sources appauvries et le système Re-Os une source chondritique. Nous proposons que les sources des komatiites aient été appauvries par l'extraction de croûte, mais qu'ensuite, leur composition en Re et Os aient été ramenées à leur valeur chondritique par le dernier épisode massif d‟accrétion de la Terre : « le vernis tardif ». / Komatiites are ultrabasic volcanic rocks characteristic of the Archean and Proterozoic eras. In this study, we investigate the petrogenesis of the komatiites of the Barberton greenstone belt in South Africa. We present an original melting model developed on the experimental observation that, at great depths (P>13GPa), komatiitic liquids are denser than solid peridotite, and therefore cannot escape their source. We propose that the fusion of the sources of Barberton komatiites began at pressures greater than 13GPa in the mantle but that the liquids produced were retained in the sources until they crossed, during their ascent, the density limit at which the liquid becomes less dense than the residue (at ~13GPa). Then, the liquids would have started to escape their source, slowly at first, and faster and faster as the density contrast between liquid and solid residue increased. Al-depleted komatiites, which are the most common type in the Barberton belt, were produced as the first liquids that escaped the source soon after they crossed the density limit. The liquids that later escaped the same source at shallower depth, formed Al-enriched komatiites. Al-undepleted komatiites were produced by the same mechanism but from hotter sources. From complementary studies of the three isotopic systems Sm-Nd, Lu-Hf and Re-Os, we constrained the chemical history of the sources of Barberton komatiites. The Sm-Nd and Lu-Hf systems indicate depleted sources whereas the Re-Os system indicates a chondritic source. We propose that the sources of the komatiites had become depleted by the extraction of early crust, and that their compositions in Re and Os were then reset to their chondritic value by contamination by material from the last massive accretion stage of the Earth: “the late veneer”.

Au Cambrien (Tommotien à cambro-trémadocien), l'extrémité orièntale du, Massif armoricain est le siège d'une intense activité volcanique localisée dans le graben du Maine, important fossé d'effondrement comblé de plus de 3 000 mètres de sédiments marins peu profonds. Les centres éruptifs se situent à l'intérieur de trois grandes calderas (calderas d'Ecouves, de Perseigne et d'Assé-Ie-Boisne - Pail), bordées d'un vaste domaine externe méridional où se placent les Coëvrons et la Charnie. L'activité volcanique s'exerce au cours de plusieurs cyc l~s (6 au total, dénommés Vo à VS, dont les éruptions, aériennes ou sous-aquatiques, se caractérisent surtout par leur très fort degré d'explosivité. Lors des crises paroxysmales correspondant au stade de formation des calderas, sont libérées de très volumineuses nappes ignimbritiques 'chaudes à texture soudée, empilées sur plusieurs centaines de mètres à l'intérieur de la structure. Dans la caldera d'Assé-Ie-Boisne - Pail, la plus engagée dans le domaine marin, de très violents phénomènes hydroclastiques se déclenchent, parmi lesquels des éruptions phréatopliniennes délivrant d'énormes quantités de cÊmdres humides à pisolithes volcaniques, accompagnées de l'émission de nappes ignimbritiques ponceuses qui se propagent dans le domaine externe jusqu'à plus de 30 km de leur source. Ces coulées pyroclastiques distales non soudées ("out-flow") sont piégées dans un réseau de chenaux fluvio-marins par où transitent des décharges bréchiques et conglomératiques, ainsi que d'épaisses coulées lahariques. L'accumulation de ces matériaux en domaine externe contribue à la création de puissants complexes volcano-sédimentaires reconnus dans les Coëvrons et la Charnie. Conformément au dynamisme des éruptions, les produits de l'activité volcanique sont su rtout représentés par des ignimbrites et des pyroclastites acides (>90 % du volume tota,1 des volcanites) ainsi que par quelques laves andésitiques, dacitiques et rhyolitiques. La totalité de ces volcanites a subi d'importanles transformations minéralogiques (paragenèses de basse température) apparues soit au cours de phénomènes hydrothermaux, soit lors d'un métamorphisme régional varisque de degré anchizonal (T =300 à 400°C; P<2 kb) . Les laves appartiennent à une suite de termes d'affinité calco-alcaline, dont les concentrations en éléments hygromagmaphiles, éléments réfractaires aux processus d'altération ~t de métamorphisme, possèdent des valeu rs de rapports comparables à celles des laves des domaines ' orogéniques actuels (LafTh=2 à 7; Thrra=8 à 10). L'évolution de cette lignée andésitique obéit à des mécanismes de cristallisation fractionnée impliquant tout d'abord l'assemblage plagioclase + pyroxène + oxydes ferro-titanés (andésite à dacite), puis plagioclase + FK + amphibole + minéraux accessoires (dacite à rhyolite). L'origine présumée des andésites basaltiques, termes les plus primitifs de cette lignée, est rechmchée dans la fusion partielle d'une souche mantellique dépourvue de grenat, fusion vraisemblablement déclenchée par un processus de décompression adiabatique lors de la distension cambrienne. Les ignimbrites dérivent de la fus ion crustale des séries volcano-sédi mentaires briovériennes, sous l'action probable de l'injection répétée des magmas andésitiques en base de croûte. Le cadre géodynamique dans lequel s'exerce l'activité volcanique cambrienne du Maine est celui d'un fossé d'effondrement soumis à une forte extension et qui jalonne une discontinuité crustale majeure, héritée de l'histoire cadomienne (limite entrE:) le bassin marginal mancellien et sa marge continentale méridionale). Cette activité marque la fin des manifestations magmatiques cadomiennes, caractérisées en domaine mancellien par d'intenses fusions crustales contribuant à la cratonisation : du dispositif d'arcs et de bassins de la chaîne fini-précambrienne.

Les komatiites sont des roches volcaniques ultrabasiques caractéristiques de l'Archéen et du Protérozoïque. Nous présentons ici une étude de la pétrogénèse des komatiites de la ceinture de Barberton en Afrique du Sud. Celle-ci comprend un modèle de fusion original bâti à partir de la constatation expérimentale qu'à très forte profondeur (P>13GPa), les liquides komatiitiques sont plus denses que la péridotite solide et donc ne peuvent pas s'échapper de leur source. Nous proposons que la fusion des sources des komatiites de Barberton ait commencée à une pression supérieure à 13GPa dans le manteau mais que les liquides produits soient restés retenus dans les sources jusqu'à ce que celles-ci n'aient dépassé, au cours de leur remonté, la limite de densité à laquelle le liquide devient moins dense que le résidu solide (à ~13GPa). Alors, les liquides auraient commencé à quitter leur source, d'abord doucement, puis de plus en plus vite alors que la différence de densité entre le liquide et le résidu solide s'accroissait. Les komatiites appauvries en Al, qui sont les plus abondantes à Barberton, auraient été produites par les premiers liquides qui ont quitté la source peu après le franchissement de la limite de densité. Les liquides qui quittèrent ensuite cette même source à moins forte pression, auraient formé les komatiites enrichies en Al. Les komatiites non-appauvries en Al auraient été produites par le même mécanisme mais par des sources de température potentielle plus forte. Une étude parallèle des trois systèmes isotopiques Sm-Nd, Lu-Hf et Re-Os nous a permis de contraindre l'histoire chimique des sources de komatiites de Barberton. Les systèmes Sm-Nd et Lu-Hf indiquent des sources appauvries et le système Re-Os une source chondritique. Nous proposons que les sources des komatiites aient été appauvries par l'extraction de croûte, mais qu'ensuite, leur composition en Re et Os aient été ramenées à leur valeur chondritique par le dernier épisode massif d‟accrétion de la Terre : " le vernis tardif ".