En raison de sa localisation particulière en bordure du craton Ouest Africain, le Maroc révèle une histoire géodynamique complexe qui commence au Paléoprotérozoïque et qui se poursuit jusqu'aux derniers évènements alpins. Ce polyphasage se traduit notamment par la formation de minéralisations télescopées dans le temps et dans l'espace. Le gisement aurifère de Tamlalt-Menhouhou se situe sur la bordure sud de la boutonnière paléozoïque de Tamlalt (Haut-Atlas oriental), jouxtant la limite entre la chaîne intra-cratonique atlasique du Haut- Atlas et la chaîne panafricaine de l'Anti-Atlas. Les minéralisations sont encaissées dans des formations volcano-sédimentaires de l'Ediacarien (âge U/Pb : 569 ± 8 Ma) probablement mise en place dans un contexte d'arrière-arc. Les roches felsiques néoprotérozoïques ont révélé le caractère fertile de la croûte néoprotérozoïque supérieure avec la présence d'une minéralisation barytique et d'une minéralisation ferrifère de type "Banded Iron Formations". Le secteur aurifère de Tamlalt-Menhouhou est recoupé par de nombreux décrochevauchements compatibles avec une tectonique cisaillante dextre. Deux minéralisations aurifères ont pu être identifiées : (i) une minéralisation aurifère primaire de type "Iron Oxide Copper Gold deposit" (IOCG) associée à un altération sodique (± calcique) caractérisée par un enrichissement en Au, Cu, Fe, Co, Ni, Mo, As, Sb, ± Bi, et (ii) une minéralisation aurifère secondaire de type "Shear zone related gold deposit" associée aux altérations argilleuses et phylliteuses localisées le long des décro-chevauchements. L'étude détaillée à la microsonde ionique effectuée sur les zircons hydrothermaux génétiquement associés au phénomène d'albitisation permet d'obtenir un âge Ordovicien supérieur de 449 ± 8 Ma pour la minéralisation aurifère primaire, ce qui constitue une première au Maroc. Cet âge est confirmé par la datation 40Ar/39Ar sur deux mono-grains de muscovites soulignant le potentiel des zircons à enregistrer des évènements hydrothermaux, et leur intérêt en métallogénie. La minéralisation aurifère secondaire est datée à 293 ± 7 Ma (Stéphano-autunien) par géochronologie 40Ar/39Ar sur des phengites associées à l'altération argilleuse et phylliteuse et aux veines de quartz aurifères. Cet âge est en accord avec celui proposé pour la phase cisaillante dextre tardi-varisque, et souligne l'importance de cette orogenèse pour la remobilisation de pré-concentrations métallifères.

La question du rôle structural et de la signification géodynamique des grandes discontinuités dans les<br />phénomènes tardi-orogéniques se pose dans la chaîne Varisque. Dans le Massif central français, le Sillon Houiller (SH)<br />est une faille lithosphérique dont la cinématique et le fonctionnement anté-Stéphanien restent inconnus. Afin de mieux<br />appréhender le rôle du SH au cours de l' évolution post-orogénique du Massif central, une étude pluridisciplinaire a été<br />réalisée sur des massifs granitiques qui longeaient l' accident : analyses pétro-structurales, géochrono-logiques,<br />anisotropie de la susceptibilité magnétique (ASM), gravimétrie ainsi que le retraitement de données aéro-magnétiques<br />disponibles. Ces nouvelles données géophysiques, de terrain et de l'ASM, ont été intégrées dans des modélisations<br />géophysiques et géologiques, 2D et 3D, directes et inverses qui ont mis en valeur la géométrie et la mise en place de ces<br />plutons syn-tectoniques namuriens. Il apparaît qu' au Namurien, le SH peut être lié à la mise en place de magmas,<br />comme le pluton de Montmarault, ou pas, comme ceux de Glénat, Omps et Boisset. Néanmoins, au Namurien,<br />l' ensemble des plutons granitiques enregistre une linéation d' étirement NW-SE, perpendiculaire à l' orientation générale<br />du SH. Au vu des analyses structurales et cinématiques, au Namurien, le SH s' il existe, ne peut alors que se comporter<br />que comme une zone de dilatation NW-SE.

Les micaschistes de la Série du Lot (SL) et le Groupe Leptyno-Amphibolique (GLA) de Marvejols, au bord sud de l'Aubrac, montrent trois phases de déformation superposées. Survenue en conditions de pression et température du faciès granulite, la seconde phase est celle de la foliation principale, subhorizontale. Avec la même attitude, une foliation mylonitique de haute température est développée au sommet de la SL, à son contact lui aussi subhorizontal avec le GLA, ce dernier ayant antérieurement subi des conditions éclogitiques. L'orientation préférentielle des axes c du quartz dans les mylonites suggère une vergence au Sud. Ce dispositif pourrait appuyer l'idée d'une structuration du Massif central en nappes de socle, superposées par cisaillement simple plutôt qu'à la faveur de grands plis couchés. La datation isotopique U-Pb sur zircon de quinze roches, par la méthode des intercepts dans le diagramme Concordia, fournit une dizaine d'âges considérés comme géologiquement interprétables. Le GLA serait pour partie de l'Ordovicien inférieur selon deux âges sur zircon magmatique obtenus par intercepts supérieurs proches (leptynite: 478 Ma +5/-6 Ma; métagabbro: 481 Ma ± 3 Ma). Après un métamorphisme éclogitique vers la fin de l'Ordovicien qui serait contemporain de la mise en place d'une trondhjémite du GLA (intercept sup. à 415 +6/-5 Ma), le GLA aurait été mis en place par-dessus la SL au début du Carbonifère en conditions granulitiques (paragneiss, GLA: intercept inf. à 340 Ma ± 4 Ma; pegmatite, GLA: intercept sup. à 344 Ma +12/-28 Ma). La SL contient des orthogneiss, ex-granitoïdes intrusifs dont le protolithe date pour l'un d'eux du tout début du Cambrien (540 ± 15 Ma, intercept sup. proche), d'autres ne fournissant que des intercepts supérieurs lointains difficilement interprétables vers 700, 900, 1000 et 1700 Ma, qui ne permettent pas de préciser l'âge précambrien probable du dépôt de la SL. Son métamorphisme principal daterait du Dinantien (orthogneiss, SL, intercept inf. proche à 346 ± 8 Ma). Des témoins d'événements précambriens existent aussi dans les zircons extraits des mylonites entre SL et GLA (intercept inf. à 600 Ma, intercept sup. vers 2000 Ma). A proximité, couronnant le dôme du Lévezou, le GLA comprend de nouveau un protolithe ordovicien (trondhjémite, intercept sup. à 486 +23/-36 Ma) et le granite du Pinet, au cœur du dôme, pourrait dater du Dinantien (environ 350 Ma pour un intercept inf.) donc être syntectonique. Sans appuyer pleinement les modèles de charriages himalayens appliqués au Massif central, ces résultats permettent d'éliminer nombre d'hypothèses antérieures: (1) en interdisant de considérer l'intensité du métamorphisme subi comme une façon d'apprécier l'âge des terrains ; (2) en montrant le rôle essentiel, dans la structure du socle anté-houiller du Massif central, de l'orogène hercynien au cours du Carbonifère inférieur (qui correspondrait à la phase 2, pour l'essentiel) ; (3) en montrant qu'une part importante des terrains affectés remontait au Paléozoïque inférieur plutôt qu'au Précambrien. Un tome annexe présente (1) la méthodologie de la datation U-Pb, avec l'historique des interprétations des intercepts dans le diagramme Concordia depuis Wetherill (1956), (2) la technique expérimentale employée, avec le calcul des incertitudes.

Le tungstène (W) fait partie des « ressources minérales critiques » définies par la Commission Européenne en terme d’approvisionnement pour de nombreuses applications technologiques. Le Massif Central Français (MCF), localisé dans la partie interne de la Chaîne Varisque Européenne, possède un potentiel économique significatif en W (>45 kt WO3) essentiellement sous forme de minéralisations disséminées dans des granites spécialisés ou associées à des systèmes filoniens hydrothermaux péri-granitiques à quartz-wolframite±cassiterite. Le but de cette thèse est (i) de caractériser les sources des fluides et des métaux impliquées dans la formation des minéralisations à W et (ii) de dater ces événements métallogéniques afin de les relier avec l’évolution orogénique de la Chaîne Varisque et notamment avec les événements métamorphiques et magmatiques fini-carbonifères. Ce travail est basé sur l’étude de plusieurs gisements hydrothermaux à W±Sn dans le MCF dans une approche multidisciplinaire combinant pétrographie et minéralogie détaillée, géochimie minérale et isotopique, géochimie en roche totale des granites et roches métamorphiques, géochronologie et étude des inclusions fluides. Les datations U-Pb des wolframites montrent que les minéralisations à W résultent d’événements hydrothermaux distincts sur une période d’au moins 40 Ma, correspondant à trois épisodes géodynamiques majeurs affectant la Chaine Varisque : (i) des minéralisations viséo-namuriennes (333-327 Ma) contemporaines de la compression syn-orogénique et de la mise en place des complexes leucogranitiques peralumineux à 335-325 Ma; (ii) des minéralisations namuro-westphaliennes (315-310 Ma) associées au jeu complexe de conditions compressives et extensives dans les zones internes de la Chaîne Varisque qui caractérise la fin du Carbonifère; (iii) des minéralisations stéphano-permiennes (298-274 Ma) mises en place en contexte post-collisionnel. L’analyse in situ des éléments mineurs et traces dans la wolframite a révélé l’existence de différents types de signatures géochimiques régionales, qui montrent de nombreuses similarités avec celles de granites évolués riches en métaux rares. L’étude détaillée du gisement de Puy-les-Vignes, exemple exceptionnel de minéralisation hydrothermale à W associée à un pipe bréchique, a permis de démontrer la superposition d’un stade à Nb-Ta sur la paragenèse primaire à W, interprété comme la contribution d’un fluide magmatique issu d’une coupole granitique à métaux rares. Ce résultat apparait similaire avec ceux déjà obtenus dans le cas du gisement de W d’Echassières, où le stockwerk à quartz-wolframite de La Bosse est recoupé par le granite à métaux rares de Beauvoir. De même, des aplites et pegmatites à métaux rares impactant les minéralisations à W±Sn ont été mises en évidence à Puy-les-Vignes et à St-Mélany. L’analyse par LA-ICPMS des inclusions fluides du granite de Beauvoir et du stockwerk de la Bosse a permis de caractériser la composition chimique des fluides primaires exsolvés lors de la transition magmatique-hydrothermale et de montrer leurs concentrations très élevées (102-103 ppm) en métaux rares (Sn, W, Nb) et la plus grande mobilité hydrothermale du Nb par rapport à celle du Ta. L’analyse minéralogique et géochimique de minéraux marqueurs des circulations fluides, tels que la tourmaline et les oxydes de titane, apporte de nouvelles évidences sur l’importance du rôle joué par les fluides métamorphiques régionaux précoces pour la mise en place des minéralisations à W-Sn. Enfin, cette thèse apporte des mises au point de développement méthodologique pour l’analyse multi-élémentaire des inclusions fluides et de la wolframite par LA-ICPMS. / Tungsten (W) is part of the “critical mineral resources” as defined by the European Commission in terms of supply for several technological applications. The French Massif Central (FMC), located in the internal part of the European Variscan belt, is the host for a significant economic potential in W (>45 kt WO3), mainly as disseminated mineralization in specialized granites or associated with peri-granitic quartz-wolframite±cassiterite hydrothermal vein systems. The aim of this thesis is (i) to characterize the fluids and metals sources involved in the genesis of W mineralization and (ii) to date these metallogenic events in the framework of the orogenic evolution of the Variscan belt, especially in link with the late-Carboniferous metamorphic and magmatic events. This work is based on the study of several W±Sn hydrothermal deposits in the FMC using a multidisciplinary approach combining petrography and detailed mineralogy, mineral and isotope geochemistry, whole-rock geochemistry of granites and metamorphic rocks, geochronology and fluid inclusions study. U-Pb dating of wolframite show that the W mineralization formed during several distinct hydrothermal events in a period of at least 40 Ma, corresponding to three major geodynamic episodes affecting the Variscan belt: (i) Visean-Namurian (333-327 Ma) mineralization coeval with the syn-orogenic compression and the emplacement of peraluminous leucogranitic complexes at 335-325 Ma; (ii) Namurian-Westphalian (315-310 Ma) mineralization associated with a complicated setting characterized by coeval compressive and extensive conditions in the internal zones of the Variscan belt, typical of the late-Carboniferous; (iii) Stephanian-Permian (298-274 Ma) mineralization emplaced in post-collisional context. In situ analysis of minor and trace elements in wolframite showed the existence of different types of regional geochemical signatures, which share several similarities with those from rare-metal-rich evolved granites. The detailed study of the Puy-les-Vignes deposit, an exceptional case of hydrothermal W mineralization associated with a breccia pipe, allowed to demonstrate the superposition of a Nb-Ta stage on the primary W paragenesis, which is interpreted as the contribution of a magmatic fluid derived from a rare-metal granitic cupola. This result appears similar with those already obtained in the Echassières W deposit, where the La Bosse quartz-wolframite stockwork is cut by the Beauvoir rare-metal granite. Similarly, rare-metal aplites and pegmatites overprinting W±Sn mineralization have been shown in the Puy-les-Vignes and St-Mélany deposit. LA-ICPMS analysis of fluid inclusions from the Beauvoir granite and the La Bosse stockwork allowed to characterize the chemical composition of the primary fluids exsolved during the magmatic-hydrothermal transition and to show their very high concentrations (102-103 ppm) in rare-metals (Sn, W, Nb), and the higher hydrothermal mobility of Nb compared to Ta. Mineralogical and geochemical analyses of minerals markers of fluid circulations, such as tourmaline and titanium oxides, bring new evidences of the important role played by the early regional metamorphic fluids in the emplacement of W-Sn mineralization. Finally, this thesis gives new methodological developments for the multi-element analysis of fluid inclusions and wolframite by LA-ICPMS.

Le gisement de talc-chlorite de Trimouns est situé dans le massif nord-pyrénéen du Saint Barthélémy (Ariège, France). Il est l'objet d'une attention particulière pour ses ressources minérales exceptionnelles (tant par la qualité que l'abondance), et pour sa position stratégique dans l'histoire géologique des Pyrénées. Le but de cette étude est de caractériser les conditions de formation du gisement et de les intégrer dans le contexte géologique régional. Pour aborder cette problématique nous avons choisi trois grands axes d'étude : 1) au moyen de l'analyse cartographique et structurale, nous procédons à une description de la géométrie du gisement, et nous proposons une histoire des relations entre minéralisation et déformation ; 2) à l'aide d'analyses thermométriques via plusieurs méthodes, nous cherchons à définir quelle est l'histoire thermique enregistrée dans les différentes unités du gisement ; 3) avec des datations in situ sur un large panel de minéraux, nous positionnons des repères temporels sur plusieurs objets géologiques afin de dater le ou les épisodes minéralisateurs sur Trimouns. Les résultats obtenus expriment le caractère polyphasé du gisement, et ce pour les trois axes d'études suivis, déformation, thermicité et âge de la minéralisation. Les travaux sur les structures montrent que la minéralisation principale scelle une déformation probablement varisque, minéralisation qui se forme elle-même en contexte dynamique et qui est à son tour déformée. L'étude thermique met en évidence que la ou les minéralisations sont associées à un ou plusieurs événements froids, et qu'une empreinte thermique chaude est préservée dans les roches du toit et du mur du gisement. Les résultats géochronologiques montrent que la formation du talc et des chlorites à Trimouns est polyphasée et associée à une succession d'événements métasomatiques. L'Albien est l'évènement hydrothermal majeur mais des épisodes plus anciens sont enregistrés au Jurassique à Trimouns, voire au Permien dans d'autres gisements du massif et de l'ouest de la chaîne des Pyrénées. La synthèse de nos travaux nous permet de proposer un modèle de la formation du gisement de talc-chlorite de Trimouns. Ce modèle s'inscrit dans un contexte géodynamique extensif post-varisque que l'on peut mettre en relation avec les phénomènes extensifs pré-orogéniques pyrénéens du Crétacé (120-85 Ma). Ce contexte pré-orogénique est associé à l'exhumation du manteau, source probable du magnésium nécessaire à la formation du gisement. Nos travaux montrent également que le massif du Saint Barthélémy, et possiblement d'autres massifs nord pyrénéens semblables, ne sont pas des massifs "simplement" varisques mais qu'ils ont pu être profondément affectés par les évènements du cycle alpin. / The Trimouns talc-chlorite deposit is located in the north Pyrenean Saint Barthelemy massif (Ariège, France). This deposit is remarkable in its minerals' quality and quantity as well as for its strategic position in the Pyrenees geological history. This study aims at understanding the formation conditions of the talc-chlorite deposit and at integrating them in the alpine pre-orogenic context. To this, we focus on three main themes : 1) Using geological and structural mapping studies, we describe the rocks and their organization as to estimate how much variscan and alpine orogenies affected them. 2) With thermometric analyses using different methods, we seek to define what is the thermal history recorded in the different units of the deposit. 3) Using in-situ dating on a wide range of minerals, we locate temporal references on various geological objects to document hydrothermal events. Achieved results demonstrate the polyphase caracteristics of the deposit, in the three focal areas used : deformation, thermal approach, and geochronology. Structural analysis shows that the mineralisation seals an other deformation, probably of the variscan period. This mineralisation is also formed in a dynamic context and then deformed as well. The thermal study highlights that mineralizations are associated with one or more cold events, and a hot thermal foot-print is preserved in the footwall and the hanging wall of the deposit. Dating results show that the formation talc and chlorite in Trimouns is multiphase, associated with succession of metasomatic events. The Albian event is the major hydrothermal event but older episodes are recorded in Jurassic at Trimouns and in Permian in other fields on the west-ern Pyrenees. The synthesis of our works allows us to propose a model of the formation of the Trimouns talc-chlorite deposit. This model is part of a post-Variscan extensive geodynamic context that can be related to the Pyrenean extensive pre-orogenic phenomena during Cretaceous period (120-85 Ma). This pre-orogenic context is associated with mantle exhumation, likely source of magnesium necessary for the formation of talc. Our studies also show that the Saint Barthelemy massif and possibly other similar north Pyrenean massif are not "simply" Variscan but have been deeply affected by the events of the Alpine cycle.

Les processus de subduction sont une étape clé de la formation des orogènes et induisent un métamorphisme de haute pression, localisé dans les faciès des schistes bleus et éclogites. Caractériser la durée et l’intensité de ce métamorphisme est ainsi une étape cruciale puisque amenant des contraintes quantitatives sur la géodynamique d’un orogène. Par une étude pétrologique et géochronologique, cette thèse a ainsi pour objectif de préciser les conditions et durées du métamorphisme de haute pression dans le sud du Massif Central Français (chaîne Varisque), à travers l’étude des massifs de Najac, de la Montagne Noire et du Lévézou. Cette thèse associe ainsi une géochronologie multiméthodes (U-Pb sur zircon, rutile et apatite, Lu-Hf et Sm-Nd sur grenat, 40Ar-39Ar sur biotite et muscovite) à des analyses pétrologiques impliquant des modélisations numériques d’équilibres de phases (Theriak-Domino et THERMOCALC). L’étude d’une éclogite du massif de Najac a ainsi permis de déterminer des conditions de 15 à 20 kbar et 560 à 630°C pour le métamorphisme de haute pression. Le début du faciès éclogite y est daté à ~383 Ma, tandis que le pic du métamorphisme éclogitique est atteint à 375.7 ± 1.2 Ma. La datation des éclogites de la Montagne Noire n’a pas permis de préciser un âge solide de l’évènement de haute pression. Néanmoins, les conditions de pression et température du faciès éclogite y sont estimées à ~ 21 kbar et ~ 750°C. L’étude des massifs de Najac et de la Montagne Noire a mis en évidence de potentiels découplages entre les systèmes de terres rares et le système isotopique U-Pb. Les protolithes des terrains éclogitiques du massif du Lévézou, tant mafiques que felsiques, se sont mis en place à ca. 470 Ma. Le métamorphisme éclogitique affectant les roches mafiques est estimé à 21-23 kbar pour 680- 800°C et atteint à ~358 Ma. L’exhumation, bien caractérisée, y est rapide : les terrains éclogitiques atteignent 8-9.5 kbar et ~600°C à ~352 Ma, impliquant une exhumation très rapide, suivie d’un refroidissement de plus de 50°C/Ma. Les granites du massif du Lévézou présentent des pseudomorphoses de cordiérite à disthène-grenat-muscovite-quartz, développées lors du métamorphisme de haute pression et équilibrées à ca. 15-17 kbar et ~670°C. La déformation majeure observée dans ces granites peut s’accompagner de fusion localisée, et semble se produire en différentes étapes, depuis ~352 Ma à ~340 Ma. Replacées dans un contexte général, ces données s’inscrivent pleinement dans les gammes d’âges de la haute pression décrites pour la chaîne varisque et permettent de reconsidérer la tectonique du Massif Central. / Subduction is one of the key stages of the mountain building processes. It leads to the development of high-pressure (HP) metamorphism in the rocks that typically equilibrate in the blueschist or eclogite-facies conditions. Dating the HP metamorphism and estimating its intensity is therefore a major challenge when reconstructing geodynamics through time. Through a petrological and geochronological study, this PhD dissertation aims to better constrain conditions, durations and timings of HP metamorphism in the southern French Massif Central (European Variscan Belt). The massifs of Najac, Montagne Noire and Lévézou were investigated by a multi-method geochronological approach (zircon, rutile and apatite U-Pb dating, garnet Lu-Hf and Sm-Nd dating, biotite and muscovite 40Ar-39Ar dating) associated with a petrological analysis including numerical modelling of phase equilibria (Theriak-Domino and THERMOCALC). The Najac eclogites reached 560-630 °C at 15-20 kbar and the prograde part of the highpressure metamorphic event lasted for ~ 7 Myr starting at ~ 383 and peaking at ~ 376 Ma. Eclogites hosted in sillimanite-bearing migmatites in the Montagne Noire dome (French Massif Central) reached c. 750°C, 21 kbar before significant decompression at high temperatures. However, none of the obtained geochronological dates could be associated with the HP event. The study of the Najac massif and the Montagne Noire Dome highlight potential decoupling between the REE and the U-Pb isotopic systems. The emplacement of the protoliths of felsic and mafic HP rocks in the Lévézou Massif was estimated at ca. 470 Ma. HP metamorphism peaked at 21-23 kbar and 680-800°C at ~358 Ma. The subsequent fast exhumation reached 8-9.5 kbar and ~600°C at ~352 Ma, highlighting a very fast exhumation followed by a cooling rate of 50°C/Ma. Granites from the Lévézou massif display kyanite-garnet-muscovite-quartz pseudomorphs after cordierite that equilibrated at ca. 15-17 kbar and ~670°C. The major deformation in these granites is associated with the exhumation stage, locally accompanied by partial melting, and seems to occur in different episodes, from ~352 Ma to ~340 Ma. On a larger scale, these results are fully in line with the HP ages described in the Variscan Belt and allow to reconsider the tectonics in the French Massif Central.

Cette étude a visé à contraindre les processus tectoniques, magmatiques et métamorphiques actifs dans la croûte moyenne, du Permien à l’exhumation des roches pendant les riftings mésozoïques, en se focalisant sur un gabbro permien dans les nappes austroalpines (Italie du nord, sud-est de la Suisse). L’évolution du gabbro de Sondalo, mis en place dans l’unité de Campo, est examinée en combinant géologie structurale, pétrologie magmatique et métamorphique, et géochronologie. Les résultats de cette étude (1) apportent des contraintes sur les relations thermiques et mécaniques entre le pluton et l’encaissant pendant sa mise en place dans la croûte moyenne, (2) décrivent les mécanismes d’ascension de magmas mafiques au travers de la croûte continentale et (3) documentent l’exhumation et le refroidissement de l’unité de Campo et de l’unité sus-jacente de Grosina pendant la formation de la marge riftée adriatique. / This study aims to unravel tectonic, magmatic and metamorphic processes active at midcrustal levels from the Permian to the exhumation of the rocks during the Mesozoic riftings by focusing on a Permian gabbro in the Austroalpine nappes (N–Italy, SE–Switzerland). The evolution of the Sondalo gabbro, emplaced in the Campo unit, is examined by combining structural geology, magmatic and metamorphic petrology, and geochronology. The results of this study bring constrains on (1) the thermal and mechanical relationship between the pluton and the host rock during its emplacement in the middle crust, (2) the mechanisms of mafic magmas ascent through the continental crust and (3) the exhumation and cooling history of the Campo unit and the overlying Grosina unit during the formation of the Adriatic rifted margin.

Cette thèse analyse l’impact de l’héritage sur le Cycle de Wilson de l'Atlantique Nord via (1) la cartographie des structures orogéniques, et de l’architecture et l'évolution temporelle des rifts ; (2) une synthèse de l'architecture des systèmes de rift hyper-étendus ; (3) la modélisation numérique de l'effet d'un sous-plaquage magmatique sur un épisode de rift subséquent. Conclusions : (1) Les caractéristiques du rift Nord Atlantique diffèrent significativement entre les lithosphères Calédonienne et Varisque; (2) Deux types extrêmes de systèmes de rift : (a) étroits et immatures, dont la fermeture mène à une orogenèse contrôlée par des processus mécaniques ; et (b) larges et matures, dont les orogenèses sont affectées par des processus magmatiques; (3) Le sous-plaquage mafique de la croûte continentale et/ou l'existence de manteau appauvri à l'aplomb d'une ancienne zone orogénique peut empêcher la réactivation des faiblesses héritées et entraîner le boudinage de la croûte continentale. / In this thesis, I analyse the impact of inheritance on the Wilson Cycle in the North Atlantic: (1) I map the main orogenic structures, the first-order architecture of rift systems and the timing of major rifting events; (2) I synthesise the first-order architecture of rift systems; (3) I study, via numerical modelling, the impact of underplating on subsequent rifting. Conclusions: (1) The characteristics of the North Atlantic rift system vary significantly depending on whether it affects the Caledonian or Variscan orogenic lithosphere; (2) Two end-members for rift systems can be defined : (a) narrow and immature, whose closure results in orogenesis essentially controlled by mechanical processes; (b) wide and mature, whose closure and subsequent orogenesis is largely affected by magmatic processes; (3) Mafic underplating and/or mantle depletion beneath a former orogenic area may prevent the reactivation of the inherited weaknesses and may trigger the boudinage of the continental crust.

Les granites peralumineux sont les acteurs principaux de la différentiation de la croûte continentale et représentent un enjeu sociétal important car ils sont associés à de nombreux gisements métallifères. Dans la chaîne hercynienne européenne, la majorité des gisements hydrothermaux d'uranium (filons ou épisyenites) sont associés à des leucogranites peralumineux d'âge tardi-carbonifère. Ainsi dans le Massif armoricain, 20000 t d'uranium (U) (~20% de la production historique française), ont été extraites des gisements associés aux leucogranites de Mortagne, Pontivy et Guérande. L'objectif de ce travail est de mieux comprendre le cycle de l'uranium dans la chaîne hercynienne armoricaine depuis la source des leucogranites, leur évolution et leur mise en place dans la croûte supérieure jusqu'à leur lessivage par des fluides, la formation des gisements puis leur exhumation en sub-surface. Dans ce but, des données pétro-géochimiques, géochronologiques et thermochronologiques ont été obtenues sur les leucogranites de Guérande, Pontivy et leurs gisements d'uranium associés. Les leucogranites de Guérande et de Pontivy se sont mis en place, respectivement, à ca. 310 Ma dans une zone de déformation extensive dans le domaine interne de la chaîne et ca. 315 Ma dans le domaine externe le long du cisaillement sud armoricain (CSA), une faille décrochante d'échelle lithosphérique. Les deux leucogranites sont issus d'un faible taux de fusion partielle de métasédiments détritiques et d'orthogneiss peralumineux, la fusion de ces derniers ayant vraisemblablement joué un rôle majeur dans la richesse en uranium des leucogranites. La fusion de la croûte continentale dans la zone interne de la chaîne a été induite par l'extension tardi-orogénique alors que la fusion de la croûte mais aussi du manteau dans la zone externe était probablement contrôlée par une déformation décrochante diffuse. La cristallisation d'oxydes d'uranium magmatiques dans les facies les plus évolués des leucogranites au moment de leur mise en place a été vraisemblablement rendue possible grâce à l'action combinée de la cristallisation fractionnée et d'une activité magmatique-hydrothermale diffuse. De ca. 300 Ma à 270 Ma, une activité tectonique fragile le long du CSA et des détachements a permis l'infiltration de fluides météoriques oxydants en profondeur induisant la mise en solution des oxydes d'uranium des leucogranites. Ensuite, les fluides ont précipité leur U dans des failles ou des fentes de tension à proximité du contact avec des lithologies sédimentaires avec un caractère réducteur variable. Les leucogranites étaient toujours en profondeur à des températures supérieures à 120°C au moment de la formation des gisements et leur exhumation en sub-surface n'est pas enregistrée avant le Trias ou le Jurassique. Ce modèle métallogénique n'est probablement pas exclusif au Massif armoricain car la période de formation des gisements d'U dans la région entre 300 et 270 Ma est la même que dans l'ensemble de la chaîne hercynienne européenne. / Peraluminous leucogranites are the principal actors for the differentiation of the continental crust and play an important economic role because they are commonly associated with significant metalliferous deposits. Most hydrothermal uranium (U) deposits (vein or episyenite types) from the European Hercynian belt are spatially associated with Carboniferous peraluminous leucogranites and in the French Armorican Massif (western part of the European Hercynian belt) 20000 t of U (~20 % of the French production) were extracted from the deposits associated with the Mortagne, Pontivy and Guérande leucogranites. The objective of this work is to improve our knowledge about the U cycle in the Armorican Hercynian Belt from the leucogranites sources, their evolution and emplacement in the upper crust to U leaching, deposit formation and leucogranites exhumation at the subsurface level. For that purpose, petro-geochemical, geochronological and thermochronological data were obtained on the Guérande and Pontivy leucogranites as well as their spatially associated U deposits. The Guérande leucogranite was emplaced ca. 310 Ma ago in an extensional deformation zone in the internal domain of the belt whereas the Pontivy leucogranite was emplaced ca. 315 Ma ago in the external domain along the South Armorican Shear Zone (SASZ), a lithospheric scale wrench fault. Both leucogranites were formed by a low degree of partial melting of detrital metasediments and peraluminous orthogneisses; the fusion of the latter probably played a major role in the generation of U rich leucogranites. Partial melting of the crust in the internal zone of the belt was triggered by late orogenic extension whereas partial melting of the crust but also the mantle in the external zone was likely controlled by pervasive wrenching. The crystallization of magmatic uranium oxides in the most evolved leucogranitic facies was induced by fractional crystallization and probably enhanced by magmatic-hydrothermal processes. From ca. 300 to 270 Ma, a fragile tectonic activity along detachments and the SASZ, allowed for the infiltration at depth of meteoric oxidizing fluids, able to dissolve magmatic uranium oxides in the leucogranites. These fluids have then precipitated their U in faults or tension gashes close to the contact with sediments having a variable reducing character. The leucogranites were at depth above 120°c during the formation of U deposits and the exhumation of these intrusions did not occur before the Trias or the Jurassic. The proposed metallogenic model is likely not exclusive to the Armorican Massif as the timing of U deposits formation in the region from ca. 300 to 270 Ma is similar to the main U mineralizing event in the whole European Hercynian belt.

La formation de la croute continentale est une des conséquences majeures de la différenciation de la Terre. Les avancées récentes dans la compréhension de ce phénomène résultent de l’amélioration des techniques analytiques permettant la mesure in situ des compositions isotopiques en U-Pb-Hf-O de grains de zircon, minéral abondant dans les roches crustales. Cette étude reconstitue l’histoire du segment de croute affleurant dans l’est du Massif Central français (MCF), portion de la chaine Varisque d’Europe de l’Ouest, dans le but d’évaluer les limites d’utilisation des zircons pour retracer l’évolution crustale. L’origine et la signification géodynamique des principales unités lithologiques du MCF ont été étudiées en combinant les approches classiques de la pétrologie avec des données isotopiques U-Pb-Hf-O acquises sur zircon. Deux incohérences majeures existent entre nos résultats et les conclusions tirées de l’étude des zircons considérés hors de leur contexte pétrologique, approche généralement suivie pour analyser l’évolution crustale. Les âges modèles calculés à partir des données Hf suggèrent une importante croissance crustale au Mésoproterozoique dans le MCF, en contradiction avec le fait que 60% de la croute locale soit d’âge Néoproterozoïque. De plus, 5 à 10% de la croute du MCF a été formée durant l’orogènese Varisque sans que cela ne soit enregistré par le zircon. Dans les deux cas, ces incohérences résultent du caractère hybride des signatures isotopiques portées par les zircons. Celles-ci ne peuvent être correctement détectées et interprétées qu’en disposant de données pétrologiques complémentaires sur les roches contenant les grains analysés / The formation of the continental crust is a major consequence of Earth differentiation. Understanding how the crust formed and evolved through time is paramount to locate the vast mineral deposits hosted therein and address its influence on the global climate, ultimately affecting the development of terrestrial life. Recent advances on the topic of continental crust evolution benefited from improvements of analytical techniques enabling in situ measurements of U-Pb- Hf-O isotope compositions in zircon, a widespread accessory mineral of continental igneous rocks. The time constrains derived from the U-Pb chronometer coupled with the petrogenetic information retrieved from Hf-O isotope signatures are currently used to unravel the diversity and succession of magmatic events affecting the continental crust at the regional and global scales. This study reconstructs the evolutionary path followed by the crust segment today exposed in the eastern part of the French Massif Central (FMC), a portion of the Variscan belt of Western Europe, with the aim to investigate the potential flaws of the zircon record of crust evolution. In this scope, the origin and geodynamic significance of the constituent FMC lithological units are tackled by combining conventional petrological observations with zircon U-Pb-Hf-O isotope data. The results obtained following this integrated approach are then confronted to the conclusions that would have been drawn solely from zircon isotopic signatures, taken out of their petrological context, as is commonly performed in studies investigating crust evolution. The oldest rocks of the FMC correspond to Ediacaran (590_550 Ma) meta-sediments deposited in back-arc basins along the northern Gondwana margin. Such basins were fed by a mixed detritus originating from the adjacent Cadomian magmatic arc and a distal Gondwana source, presumably the Sahara Metacraton. Partial melting of these meta-sediments at the Ediacaran/Cambrian boundary led to voluminous S-type granitic magmatism, pinpointing a first major crust reworking event in the FMC. The origin of anatexis likely stems from the transient thickening of the hot, back-arc crust caused by the flattening of the Cadomian subduction. Subordinate melting of the depleted backarc mantle at that time is also documented. During the Lower Paleozoic, rifting of the northern Gondwana provoked coeval crust and (limited) mantle melting. Mantle-derived igneous rocks show markedly diverse trace element and isotopic signatures, consistent with a very heterogeneous mantle source pervasively modi_ed by the Cadomian subduction. Finally, the Variscan collision resulted in crustal melting as evidenced by the emplacement of S-type granites and the formation of migmatite domes, the spatial distribution of which being partly controlled by the crustal architecture inherited from pre-orogenic events. Synchronous intrusion of mafic mantle-derived magmas and their differentiates testify for Variscan post-collisional new continental crust production in the FMC. Two major inconsistencies exist between these results and the zircon record. First, zircon Hf model ages would point to substantial Mesoproterozoic crust formation in the FMC whereas more than 60% of the crust is actually Neoproterozoic in age. Second, new additions to the continental crust volume during the Variscan orogeny are not recorded even though 5 to 10% of the exposed crust formed at that time. The origin of both discrepancies inherently lies in the mixed isotopic signature carried by many zircon grains. Such equivocal information can only be detected when additional petrological constrains on the zircon host rocks are available and provide guidance in interpreting the zircon record of crust evolution