La distribution spatiale des massifs UHP/BT montre que leur exhumation est un phénomène 3D qui a lieu uni-quement dans des zones particulières des chaînes de montagnes caractérisées par une complexité structurale et/ou géométrique. Dans les expériences de modélisation thermomécanique 2D de la subduction continentale en régime de faible compression, nous obtenons l'exhumation de roches HP depuis des profondeurs d'environs 70 km. La croûte continentale subduite plus profondément dans l'asthenosphere devient trop chaude (peu résis-tante). Elle se détache du manteau continental subduit, flue verticalement et se sous plaque sous la plaque chevauchante. La subduction continentale en régime de forte compression peut provoquer la rupture de la plaque chevauchante dans l'arc volcanique ou le bassin arrière arc aboutissant à la subduction du bloc avant arc ou de la plaque d'arc. La croûte continentale subduite avec ces unités peut atteindre 200 km de profondeur en étant gui-dée par ces unités et le manteau continental subduit. Dans ces conditions, la croûte est soumise aux conditions UHP/BT, mais elle ne peut pas être exhumé dans un contexte 2D. Nous montrons numériquement en 3D, que la subduction le long d'une frontière de plaques convexe entraîne localement dans la plaque chevauchante une extension horizontale parallèle à la frontière qui provoque localement le retrait du front de cette plaque et la réduction de la pression inter plaque. En imposant cette déformation extensive à la plaque chevauchante dans un modèle expérimental thermomécanique 3D nous avons obtenus l'exhumation locale des roches UHP/BT et avons pu étudier en détails son mécanisme.

Quand et comment le Plateau Tibétain s'est édifié demeure une question complexe, aux nombreuses implications pour la compréhension du comportement des lithosphères continentales en collision. Certains modèles mettent en avant l'importance du sous-plaquage de la lithosphère indienne et d'un épaississement localisé aux limites de micro-plaques asiatiques rigides ; tandis que d'autres considèrent au contraire que la lithosphère asiatique est peu résistante et se déforme de manière distribuée. La base croissante de données de haute qualité documentant les processus de surface et les processus profonds doit à présent être intégrée afin de contraindre les différents modèles d'évolution du Plateau. Ce travail de thèse se concentre sur le nord-est du bloc du Qiangtang, au Tibet Central : alors qu'elle constitue un élément clé pour les reconstructions et les modèles, cette région demeure l'une des moins étudiées de la zone de collision. Dans une première partie, l'acquisition de nouveaux âges 40Ar/39Ar de la déformation tardi-triasique (215-200 Ma) sur la suture de Jinsha, ainsi que la datation et l'étude métamorphique de xénolites crustales à corindon d'âge Trias Inférieur (249 Ma) échantillonnées dans des laves éocènes, mettent en évidence le rôle majeur et sous-estimé des subductions mésozoïques dans l'épaississement crustal total. Les résultats suggèrent que la région avait atteint, avant le début de l'Éocène, une épaisseur crustale de l'ordre de 45 à 55 km, soit près de 80% de son épaisseur actuelle de 66 km. Cet épaississement crustal mésozoique fut probablement en grande partie la conséquence du magmatisme d'arc du NE-Qiangtang, lié à 80 Ma de subductions océaniques à ses bordures. Ces nterprétations sont cohérentes avec les données régionales d'émersion et de paléoaltitude entre le Trias et l'Éocène. Dans une seconde partie, l'étude pétrologique et géochimique de roches magmatiques d'âge Éocène des bassins de Xialaxiu et de Nangqian suggère un intense métasomatisme du manteau lithosphérique source par des fluides ou magmas riches en H2O et en CO2. Ces résultats servent de point de départ à une série de modèles rhéologiques et thermomécaniques visant à caractériser le comportement d'une telle lithosphère dans un contexte de convergence continentale. Nous montrons que le manteau lithosphérique sous notre région d'étude à l'Éocène était à la fois très peu résistant (logmin~2.3), très peu dense (~3310 kg/m3 à 2 GPa), et possédait un solidus fortement défléchi vers les basses températures aux moyennes pressions mantelliques (~930°C à 3 GPa). À partir de ces caractéristiques, les modèles thermo-mécaniques laissent envisager un régime atypique de déformation et de fusion partielle, par l'injection de manteau lithosphérique métasomatisé dans l'asthénosphère sous-jacente. Celui-ci reproduit correctement l'intervalle de temps et la distance entre les épisodes magmatiques de Xialaxiu et de Nangqian, ainsi que la magnitude de l'épaississement crustal dans notre région d'étude, sans impliquer de délamination de la racine lithosphérique adoucie. Ces résultats nous amènent à proposer un réexamen des données géophysiques disponibles sur le manteau lithosphérique tibétain, dans lequel la zone de faibles vitesses sismiques imagée à l'aplomb du Tibet Central pourrait être interprétée en terme d'anomalie chimique et minéralogique, et non d'anomalie thermique. / How and when the Tibetan Plateau was built remains a complicated issue, with many implications for our understanding of the behaviour of colliding continental lithospheres. Some models highlight the importance of the underthrusting of the Indian lithosphere and of localized thickening at the edges of rigid Asian microplates ; while others consider that the Asian lithosphere is weak and deforms in a distributed manner. The growing, high-quality database documenting deep and surface processes has now to be integrated in order to constrain the different evolution models of the Plateau.This thesis work focuses on the north-eastern Qiangtang block in Central Tibet : although it is a keystone for reconstructions and models, this region remains one of the least studied of the collision zone.In a first part, new 40Ar/39Ar dating of the Late Triassic (215-200 Ma) deformation on the Jinsha suture, along with a metamorphic study of Early Triassic (249 Ma) corundum-bearing crustal xenoliths sampled in Eocene magmatic rocks, shed light on the the major, but underestimated role played by the Mesozoic subductions in bulk crustal thickening. Our results suggest that prior to the Eocene, our study area had reached a crustal thickness of 45-55 km, i.e 80% of its present-day crustal thickness of 66 km. This Mesozoic crustal thickening was likely achieved by continental arc magmatism related to the 80 Ma of continuous oceanic subductions on both edges of the NE-Qiangtang terrane.These interpretations are consistent with the regional emersion and paleo-altitude data.In a second part, a petrological and geochemical study of Eocene magmatic rocksfrom the Nangqian and Xialaxiu basins suggests an intense metasomatism of the source lithospheric mantle by H2O- and CO2-rich fluids or melts. These results are used as a starting point for a series of rheological and thermo-mechanical models, to characterize the behaviour of such lithosphere in a continental convergence context. We show that the lithospheric mantle underlying our study area in the Eocene was particularly weak (logmin~2.3) and buoyant (~3310 kg/m3 à 2 GPa), and its solidus was deflected to low temperatures at medium mantle pressures (~930°C à 3 GPa). From these characteristics, thermo-mechanical models forecast an atypical deformational and partial melting regime, through the injection of metasomatized lithospheric mantle into the asthenosphere, whichadequately reproduces the timing and location of Xialaxiu and Nangqian magmatic events, and the magnitude of crustal thickening observed in our study area, without any delamination of the weakened lithospheric root.This eventually leads us to reconsider the available geophysical data for the Tibetan lithospheric mantle : the low-velocity zone imaged beneath Central Tibet could indeed represent a geochemical, rather than thermal anomaly.

Les transitions spatiale et temporelle de la subduction à la collision sont des charnières géodynamiques. Nous précisons dans ce travail le rôle et le devenir de ces zones grâce à des modèles analogiques et l'étude tectonique d'un cas réel. La modélisation a montré qu'une transition temporelle entre subduction et collision est toujours marquée par une phase de subduction continentale. La durée de cette phase dépend de la façon dont se déforme la lithosphère subductée en profondeur. Plus elle se déforme, plus courte est la subduction continentale. Dans le cas d'une transition latérale entre subduction et collision, la déformation de la plaque supérieure est aussi fonction de sa résistance à la déformation et notamment de l'existence de zones de faiblesse. Notre analyse tectonique montre que la déformation actuelle à la transition Zagros-Makran (SE Iran) est distribuée sur un large domaine, au niveau de deux systèmes de failles, d'orientation N 160° et N 0°. Le régime est globalement transpressif, et montre deux phases distinctes. 1-Mio-Pliocène : failles inverses avec un probable partitionnement avec des plis. 2-Plio-Quaternaire : déformation purement cassante, avec une contrainte principale horizontale, s1, de direction NE-SO, homogène sur toute la zone. L'analyse de marqueurs géomorphologiques décalés et datés (datations 10Be, et corrélations paléoclimatiques et archéologiques), nous a permis de déterminer les vitesses de déplacement de chaque faille et d'obtenir le déplacement total sur la zone, de 12±2 mm/a dans une direction environ ~10°. La distribution de la déformation montrée par la tectonique peut être attribuée à la prolongation du slab du Makran sous le Zagros, et montre, comme la modélisation, à quel point la déformation de surface est tributaire de processus profonds. La déformation en Iran comme celle des modèles montre de plus une forte localisation de la déformation par des zones de faiblesse héritées de l'histoire géologique régionale.