La région étudiée fait partie de la grande zone structurale d ' Iran Central. Ce domaine, défini par J. Stocklin (1968), est formé d ' une mosaïque de blocs faillés entre les zones plissées , du Zagros au Sud-Ouest et du Kopet Dagh au Nord-Est. Ce socle fut fracturé et "rehomogénéisé" plusieurs fois au cours de ,son histoire géologique (M. Sabzehi, 1974 ; M. Bolourchi, 1975). Il en ressort une disposition en grandes bandes parallèles aux structures régionales (fig. l ) : zone métamorphique de Sanandaj-Sirjan, sutures ophiolitiques du Crétacé sup. (zones à "coloured melange"), ceintures de volcanites éocènes ..* L' orogenèse "alpine" a de nouveau ,fracturé ce socle en lui donnant sa configuration actuelle: suite régulière de blocs soulevés et de bassins intramontagneux parallèlement aux trois directions structurales majeures de l'Iran (NW-SE en arrière du Zagros, E-W avec le mégaanticlinal de l 'Elbourz et N-S dans le "bloc du Lut"). La tectonique cassante est donc le caractère principal de toute l'histoire géologique du Plateau iranien. Ce contrôle structural permanent permet d ' expliquer aussi bien la paléogéographie que les événements magmatiques et métamorphiques qui affectent périodiquement ce domaine particulièrement instable. La zone de volcanisme tertiaire d'Azerbaijan, dont fait partie la reglon étudiée, se situe dans la prolongation de deux des trois grandes bandes volcaniques qui traversent tout l'Iran. Elle se raccorde au Nord-Ouest avec les zones volcaniques du Petit-Caucase et de l 'Anatolie. L' Azerbaijan joue ainsi un rôle de charnière dans l' immense chaîne volcanique qui s ' étend depuis la mer Egée jusqu 'en Afghanistan. A son niveau, le système plissé de l ' Elbourz est relayé par celui du Petit-Caucase tandis que la chaîne volcanique subit une nette inflexion vers le Nord (fig. 2). Les grands accidents méridiens qui interrompent ici les directions structurales NW-SE de l 'Elbourz et E-W de l ' Azerbaijan tiennent une place importante dans l'histoire géologique de la région de Mianeh

Cette thèse a pour objet l'étude géologique, pétrochimique et métallogénique de la région située entre Zara et Susehri, dans la province de SIVAS, en Turquie, ainsi que l'étude géochronologique du massif syénitique de Kose Dag.

A l'Ouest d'Ardebil, le Sabalan (4820 ml. massif volcanique central représente un ensemble subactif complexe. Le socle tectonisé de ce massif est constitué par des séries volcaniques d'âge Crétacé supérieur au Miocène, qui prolongent la ceinture volcanique d'Iran central. Après une phase tectonique ayant fortement plissé les assises anté-Crétacé supérieur (phase laramienne), des mouvements d'extension (andins? ), localisés principalement dans le Nord de cette région, provoquent la montée d'un magma alcalin sous-saturé (blairmorites) dont les épanchements sont associés à des calcaires pélagiques sénoniens. Les mouvements orogéniques du Danien permettent une émersion assez générale à laquelle fait suite une phase d'expansion importante. Cette phase, accompagnée de basculements traduit l'ouverture d'un "rift" intracontinental qui se poursuivra durant tout l'Eocène. Par des fissures profondes, l'ascension d'un magma alcalin donne naissance à des formations volcaniques d'épaisseur et d'étendue considérables. La différenciation complexe et poussée de ce magma se traduit par des laves très diversifiées (de latites basaltiques à des dacites).appartenant à l'association shoshonitique. Une transgression, du Nord vers le Sud, associée à l'extension du "rift", atteint son développement maximum au Lutétien. La fin de l'Eocène est caractérisée par l'arrêt de l'expansion, c'est-à-dire par la cicatrisation du "rift", accompagnée par une nouvelle émersion générale. Au début de l'Oligocène, une anatexie de la croûte se traduit par une phase de granitisation profonde, consécutive à la cicatrisation du "rift" Eocène. Le "rift", ainsi que l'anatexie,peuvent être l'expression de la présence d'un "dôme thermique" sous l'Azerbaïdjan oriental durant toute la période éocène. La granitisation oligocène se traduit par la mise en place d'énormes volumes de roches intrusives (monzonitesl, auxquelles sont liés quelques épanchements acides réduits. La fin de l'Oligocène est caractérisée par une phase tectonique cassante, durant laquelle s'individualisent de grands horsts d'orientation grossièrement Est-Ouest. Au Miocène et au Plio-Quaternaire, des mouvements tectoniques (contemporains de la surrection de la chaîne du Caucase) provoquent une intense fracturation des horsts. Des appareils volcaniques ponctuels se mettent en place le long de ces fractures miocènes, de direction méridienne. Sur l'un, des horsts se développe le Sabalan, affecté, au cours de son édification,par l'effondrement d'une caldera. La construction au strato-volcan anté-caldera s'est faite en cinq épisodes successifs, précédés chacun de phases explosives réduites. Les caractères volcanologiques des séries sont constants: dynamisme de type strombolien accompagné de coulées très étendues, avec un paroxisme effusif pour les séries intermédiaires.

L'étude du volcanisme du synclinal de Saint-Antonin a permis de mettre en évidence la dynamique peléenne du volcanisme. Ces épisodes sont suivis par des processus volcano-sedimentaires amenant à la creation de lahars froids

Six sites ont été choisis pour une étude comparative de pillow lavas provenant de différents contextes géologiques: (1) Dorsale Nord-Atlantique 36' N, (2) Ride Est-Pacifique 13' N, (3) Monts Ibléens en Sicile sud-orientale et (4) Laves pré-etnéennes (Aci Castello) en Sicile orientale, (5) Massif du Montgenèvre (France/Italie) et (6) Zone d'Arosa (Suisse) dans les Alpes. Sur les dorsales actuelles a été échantillonné du matériel volcanique frais ("âge 0"), les laves siciliennes, légèrement altérées, sont d'âge miocène-pléistocène, enfin les laves alpines font partie de complexes ophiolitiques Jurassique supérieur-Crétacé inférieur à moyen. Les études comparatives se sont portées prioritairement sur les aspects morphologiques de ces unités effusives sous-marines. L'architecture et les dynamismes éruptifs au sein de différents ensembles paléovolcaniques ont été reconstitués à la lumière des observations de coulées récentes sur les dorsales actuelles. Les principaux facteurs ayant présidé à la mise en place des pillows sont : le taux d'effusion, la fluidité de la lave, sa vitesse d'écoulement, les surfaces topographiques sous-jacentes (inclinaison, reliefs) et enfin la gravité. Il ressort que les pillow lavas des domaines océaniques actuels et ophiolitiques présentent de nombreuses similitudes morphologiques. Les activités volcaniques apparaissent dans ces deux cas essentiellement effusives avec des taux d'effusion élevés indiqués par une abondance de laves massives, de méga-pillows et de pillows peu vésiculaires. Les laves siciliennes se différencient elles par des morphologies plus arrondies et une abondance de brèches et matériaux volcaniclastiques. Les activités volcaniques apparaissent dans ce cas plus franchement explosives, la forte vésicularité des laves siciliennes attestent de leur mise en place sous de faibles profondeurs d'eau. Dans tous les sites , des unités bréchiques apparaissent étroitement associées aux pillow lavas, elles seraient liées aux facteurs suivants: baisse de l'apport de lave,autobréchification, friction interne, hydromagmatisme et phénomènes gravitaires. Ainsi sur la plupart des sites étudiés, des édifices volcaniques construits ont pu être mis en évidence. Ces édifices présentent un coeur en laves massives (faciès proximaux), passant verticalement et latéralement à des pillows allongés puis bréchifiés, et enfin à des accumulations de brèches de laves par baisse de l'apport de lave (faciès distaux). Ces édifices ont des tailles décamétriques à hectométriques sur les rides actuelles, les séquences volcaniques siciliennes présentent des tailles similaires, alors que dans les ophiolites alpines, les effets de la tectonique ne permettent que des observations fragmentaires. Les roches étudiées correspondent à des laves aphyriques à (micro-)porphyriques, avec comme phases minéralogiques précoces: olivine, plagioclase, spinelle chromifère et clinopyroxène (+ orthopyroxène). Ce sont des basaltes de type subalcalin tholéiitique à transitionnel: NàT-MORB (rides actuelles + ophiolites alpines) à intraplaque océanique: WPB (laves siciliennes). Les pillow lavas océaniques actuels et ophiolitiques montrent de grandes similitudes texturales, mais les transitions graduelles entre les bords et les centres s'effectuent sur des distances variables. Ainsi ces variations sont beaucoup plus rapides dans les laves actuelles que dans celles ophiolitiques, liées peut-être à des gradients thermiques originellement plus faibles dans les dernières. Les pillows siciliens, porphyriques, présentent des transitions encore plus rapides et sont dépourvus de textures variolitiques. Les textures variolitiques sont caractéristiques des laves aphyriques, elles paraissent dépendre intimement de la vitesse de cristallisation, du gradient originel thermique entre les bords et les centres des pillows, de la vésicularité, ainsi que de la présence de phases minéralogiques primaires (phénocristaux) inhibant leur développement. L'altération (océanique et hydrothermale) et le métamorphisme mettent encore mieux en évidence les textures variolitiques, en accentuant le contraste de composition avec la mésostase : varioles pluricentimétriques dans les pillows ophiolitiques.

Dans cette recherche notre effort s'est essentiellement porté sur les divers problèmes concernant les roches éruptives (pétrographie, dynamisme des émissions volcaniques, géochimie), mais sans oublier les autres phénomènes géologiques, car ils ne peuvent pas évidemment être séparés les uns les autres. Dans la première partie une étude assez détaillée de la stratigraphie, nous permet non seulement de préciser la succession des formations sédimentaires et volcaniques, depuis le Permien jusqu'au Quaternaire, mais aussi d'esquisser les conditions paléogéographiques de notre région qui sont très importantes pour la compréhension du dynamisme des éruptions volcaniques. En particulier, nous avons pu dater et individualiser les différentes phases volcaniques avec certitude, grâce aux déterminations paléontologiques des niveaux fossilifères interstratifiés. Dans la deuxième partie (pétrographie et dynamisme des éruptions volcaniques), nous avons essayé de montrer la variété des constituants de chaque phase volcanique et d'interpréter leurs modes de mise en place. La troisième partie (plutonisme et métamorphisme) est consacrée à l'étude des massifs plutoniques et aux métamorphismes subis parfois par les roches volcaniques et intrusives.

L'objectif de ce travail était de dater des coulées volcaniques de la Chaîne des Puys (Massif Central, France) situées chronologiquement dans la période de l'événement paléomagnétique de Laschamp (30-50 ka). Les méthodes utilisées étaient la thermoluminescence et la luminescence stimulée optiquement appliquées à des grains de quartz et à des galets quartzeux extraits de sédiments cuits par ces coulées. Ces minéraux émettent des signaux de luminescence dont le comportement est souvent irrégulier. Leur paléodose a donc été déterminée par différentes méthodes pour choisir celles qui seraient les plus appropriées à l'obtention de résultats fiables. Ces intercomparaisons ont mis en évidence une dispersion des résultats supérieure à ce qui pouvait être attendu au regard des incertitudes habituellement associées à chacune d'entre elles. Dans la plupart des cas, ces observations ont conduit à proposer un intervalle assez large dans lequel est compris l'âge probable de l'échantillon.

Les Andes du Sud au Chili se développent sur la marge active du continent Sud Américain, entre la plaque de Nazca et la plaque de l'Amérique du Sud et sont le résultat global de la convergence oblique durant le Cénozoïque. L'arc volcanique quaternaire, représenté par la Zone Volcanique Sud (ZVS: 33º-46ºS) présente une architecture qui peut être mise en rapport avec la déformation crustale développée dans cette marge convergente. Les provinces méridionales de la ZVS, situées entre 37ºS et le Point Triple du Chili (46ºS), coexistent avec la Zone de Faille Liquiñe-Ofqui (ZFLO), une structure d'intra-arc de longue vie. En particulier, l'arc volcanique dans le segment 37º-42° est formé par une série de chaînes volcaniques transversales et des groupes de cônes monogéniques situés sur la ZFLO dont l'évolution est le résultat de l'interaction entre les processus magmatiques et la néotectonique de l'arc volcanique. <br />L'étude de la néotectonique entre 37º-42ºS, avec l'analyse des caractéristiques principales du volcanisme dans cette région, permettent d'établir qu'une telle interaction est complexe au-delà de la relation spatiale évidente entre des volcans et des failles. D'abord, elle souligne l'influence de la croûte continentale fracturée qui est sous-jacente à l'arc volcanique. Tant la configuration préalable de l'arc que les anisotropies du substratum exercent un fort contrôle sur l'ascension, la mise en place et l'évolution des magmas quaternaires comme on peut le signaler, par exemple, dans le cas du Complexe Volcanique Puyehue-Cordón Caulle. <br />Le régime de déformation quaternaire, caractérisé par une transpression générale dextre avec une contrainte horizontale maximale (s1=sHmax) NE-SW, contrôlerait spécialement la distribution et l'évolution des chaînes transversales holocènes ainsi que les cônes de flanc dans les stratovolcans. Ce régime de contraintes régionales, en tout cas, dévie localement en s'adaptant aux structures du substratum. De même, des tenseurs de compression existent dans quelques secteurs et expliqueraient le soulèvement relatif de surfaces qui sont signalées dans la morphologie de la cordillère. Ces mouvements verticaux dans la ZFLO s'associeraient aussi avec des épisodes discrets de volcanisme qui permettent l'ascension de magmas primitifs directement depuis la source asthénosphérique. <br />Cependant, des tenseurs de transpression comme de compression maintiennent un s1=sHmax constant de direction NE-SW, ce qui justifie l'influence de la tectonique dans le transport de magma à travers la croûte comme étant une caractéristique d'échelle régionale. <br />De même, bien que moins récurrent, le déclenchement à distance d'éruptions volcaniques en raison de grands séismes dans la zone de subduction est un facteur additionnel qui explique certains épisodes et il est superposé au régime de déformation corticale à l'intérieur de l'arc volcanique. <br />Finalement, l'étude à l'échelle régionale des régimes de déformation crustale et le volcanisme associé permettent de comprendre comment se forme l'architecture complexe d'un arc volcanique, dont l'évolution spatiale et temporelle est contrôlée par une multiplicité de facteurs mais qui présente d'importantes régularités des transferts de masse à travers la croûte.

Le volcanisme plinien modifie le climat pendant plusieurs années en injectant de grandes quantités de dioxyde de soufre directement dans la stratosphère, oxydé ensuite en gouttelettes d'acide sulfurique qui réfléchissent les rayonnements solaires et changent les propriétés radiatives de l'atmosphère. L'étude de signaux volcaniques préservés dans les archives glaciaires, consistait jusqu'à présent à simplement mesurer les concentrations de sulfate. Nous proposons l'utilisation de nouveaux traceurs que sont les anomalies isotopiques de l'oxygène et du soufre de sulfate volcanique enregistré à Dôme C et Pôle Sud pour apporter de nouvelles informations sur le volcanisme passé.<br />Une étude de l'évolution temporelle des anomalies isotopiques de l'oxygène et du soufre dans les sulfates volcaniques de l'Agung (mars 1963) et du Pinatubo (juin 1991) a été menée. L'anomalie isotopique du soufre change de signe au cours du temps et passe d'une phase positive, au début du dépôt de sulfate à une phase négative à la fin. Ce changement de signe s'accompagne d'un appauvrissement en isotopes lourds avec le temps. L'anomalie isotopique du soufre est créée à partir d'une réaction d'oxydation photochimique de SO2 en acide sulfurique, suggérant un processus rapide qui dure un mois environ. L'anomalie isotopique de l'oxygène, quant à elle, a permis d'établir un lien avec l'oscillation quasi-biennale de la stratosphère.<br />Douze signaux volcaniques ont été étudiés dans leur globalité au cours du dernier millénaire. L'anomalie isotopique du soufre a permis d'identifier 6 éruptions volcaniques stratosphériques révélant l'utilité d'un tel traceur lorsque la nature des éruptions est méconnue.

La glace polaire est sans nul doute la meilleure archive dont nous disposons en terme de paléo volcanisme. Les reconstructions du volcanisme passé se basant sur l'analyse des carottes de glace sont nombreuses. Elles alimentent notamment les modèles de forçage climatique, dans le but d'estimer l'effet refroidissant du volcanisme, dû aux interactions entre aérosols d'acide sulfuriques d'origine volcanique, et le rayonnement solaire incident. Dans ce type de reconstruction, l'un des paramètres-clés pour déterminer l'impact potentiel d'une éruption, est l'identification de son signal sur les deux calottes polaires (signal bipolaire). Cette large répartition spatiale traduit en effet un temps de résidence significatif dans la stratosphère, et donc, un impact climatique important. Les carottes de glace offrent pourtant une alternative intéressante à cette méthode : l'analyse du soufre des sulfates volcaniques révèle la présence d'anomalies isotopiques (Δ33S ≠0) dans les aérosols d'origine stratosphérique, permettant la discrimination entre éruptions de faible impact (troposphériques) et éruptions de fort impact (stratosphériques). L'étude de la signature isotopique atypique des aérosols stratosphériques permet en parallèle de contraindre les mécanismes photochimiques à l'origine de cette anomalie, qui ne sont que partiellement identifiés à ce jour. En 2010-2011, 5 carottes de névé de 100m de long ont été collectées à Dôme C, Antarctique, dans le but de reconstruire une histoire du volcanisme stratosphérique des 2500 dernières années, par la méthode isotopique. Le forage de 5 carottes identiques, à 1 m les unes des autres, nous a permis d'étudier différents aspects de la reconstruction.Premièrement, nous avons pu évaluer la variabilité du dépôt de sulfate à l'échelle locale, et donc, la représentativité statistique d'une seule carotte vis à vis d'une reconstruction volcanique. L'analyse des concentrations de sulfate révèle qu'une importante variabilité locale, associée principalement au déplacement de la neige par le vent, pouvait entraîner un enregistrement non exhaustif des évènements volcaniques (en moyenne 30% d'évènements manquants, par carotte) et une variabilité conséquente du flux archivé (jusqu'à 60%).En second lieu, le niveau de détail de nos analyses (résolution temporelle de chaque éruption) nous a permis de décrire plus précisément la signature des processus indépendants de la masse à l'œuvre dans la stratosphère. Les résultats obtenus ne permettent pas de clore le débat concernant le mécanisme photochimique à l'origine de l'anomalie, mais ils contraignent la signature stratosphérique de façon robuste, notamment en définissant les tendances isotopiques (Δ36S vs. Δ33S et Δ33S vs. δ34S). Les implications de ces contraintes sur la chimie atmosphérique actuelle sont discutées à travers l'utilisation d'un modèle simple ; nous évaluons les paramètres requis, en particulier les proportions des différentes voies d'oxydation stratosphériques (dépendantes et indépendantes de la masse), pour reproduire nos résultats.Enfin, l'analyse systématique de la composition isotopique (Δ33S) des évènements volcaniques nous a permis d'établir un historique du volcanisme stratosphérique enregistré à Dôme C au cours des 2600 dernières années. Nos résultats confirment majoritairement l'origine tropicale (stratosphérique) des évènements identifiés comme tels dans la littérature, et suggèrent le caractère stratosphérique (unipolaire) de quelques éruptions de haute latitude. Les résultats ne remettent pas en question la synchronisation des enregistrements bipolaires récemment établis, et valident l'utilisation de la méthode isotopique pour l'identification des éruptions stratosphériques dans un enregistrement glaciaire. / Polar ice has proved to be a very valuable way to access Earth's volcanism history, and a large number of volcanic reconstructions are based on ice-core analysis. Reconstructions are fed into climate forcing models in order to estimate volcanic cooling effect, resulting from the interactions between volcanic sulfuric acid aerosols and incident solar radiations. In this type of reconstruction, determining the potential impact of an eruption is a key step. It usually relies on the identification of its signal in both polar caps (bipolar signal). This wide spatial distribution indeed reflects a significant residence time in the stratosphere, and thus a sizable impact on climate. However, ice cores offer an interesting alternative to this method: the analysis of volcanic sulfates reveals a mass independent fractionation of sulfur (S-MIF) in the aerosols formed in the stratosphere, allowing us to discriminate between low climatic impact (tropospheric) and high climatic impact eruptions (stratospheric). Studying the unusual isotopic signature of stratospheric aerosols simultaneously allows for constraining photochemical mechanisms responsible for this anomaly (Δ33S≠ 0), which are currently only partially identified. In 2010-2011, 5 100m-cores were drilled at Dome C, Antarctica in order to reconstruct a history of stratospheric volcanic over the past 2500 years, by the isotopic method. Drilling 5 replicate cores, 1 m apart, allowed us to study various aspects of the reconstruction.Firstly, we were able to assess the sulfate deposition variability on a local scale, and therefore the statistical representativeness of a single core in a volcanic reconstruction. Sulfate concentration analysis of the 5 cores reveals that local scale variability, essentially attributed to snow drift and surface roughness at Dome C, can lead to a non-exhaustive record of volcanic events if a single core is used; on average 30% of the volcanic events are missing per core, and the uncertainty on the volcanic flux (up to 60%) is substantial.Secondly, our detailed analysis (temporal resolution of each eruption) has allowed us to more accurately describe the stratospheric S-MIF signature. Implications on current atmospheric chemistry are evaluated through the set of trends obtained in our samples. We used a simple model implemented with fractionation factors available in the literature to account for the isotopic pattern observed on volcanic sulfate deposition. Through this tool, we evaluated the respective proportions of the different mechanisms assumed to take part in the oxidation process (mass dependent vs. mass independent processes, self-shielding vs. spectral isotopic effect) needed to reproduce natural data, in the current state of experimental knowledge.Finally, the systematic analysis of the isotopic composition (Δ33S) in volcanic events has allowed us to establish a history of the stratospheric volcanism recorded in Dome C in the last 2600 years. Through the isotopic method, in most cases we confirmed the tropical origin of volcanic events as reported in the literature. Discrepancies hinted at high latitude stratospheric events, but the synchronization between North and South Pole records recently established is not questioned. The results also validate the use of the isotopic method to identify stratospheric eruptions in a glacial record.