Cette thèse présente la reconstruction de l’histoire tectono-thermique du massif varisque des Jebilet (Maroc) à fort potentiel minier, depuis son évolution pré-orogénique au Dévonien supérieur-Carbonifère inférieur jusqu’à sa structuration pendant l’orogénèse varisque-alléghanienne au Carbonifère supérieur-Permien inférieur. Pour répondre à cette problématique, ce travail s’organise autour de deux approches : (1) l’une métrologique appliquée à la géothermométrie Raman sur la matière carbonée (RSCM) et (2) l’autre intégrant une étude structurale, géochronologique et une analyse de la thermicité.L’approche métrologique a permis de valider l’applicabilité du géothermomètre RSCM (1) dans un contexte de métamorphisme polyphasé, (2) pour des roches carbonatées et des skarns des Jebilet et (3) de proposer un nouveau paramètre Raman RSA permettant de mieux préciser les températures supérieures à 500°C et d’étendre l’applicabilité de la méthode jusqu’à des températures maximales qui atteignent les 700°C.A partir de l’approche intégrée, trois épisodes tectono-thermiques ont été mis en évidence. Le premier épisode D₀ correspond à une tectonique extensive permettant l’ouverture du bassin des Jebilet au Dévonien supérieur-Carbonifère inférieur. Cette tectonique extensive est accompagnée par une anomalie thermique supérieure à 500°C déduites des mesures de géothermométrie RSCM (TRSCM) et par une importante activité magmatique bimodale et granodioritique datée dans ce travail entre 358 ± 7 et 336 ± 4 Ma. Au Carbonifère supérieur débute la phase compressive structurant le massif des Jebilet avec la mise en place de nappes superficielles au Namuro-Westphalien (D₁), suivie par la phase varisque majeure (D₂). L’analyse structurale a permis de montrer une évolution progressive du régime de déformation de D2 depuis une compression coaxiale à une transpression dextre compatible avec un raccourcissement horizontal WNW-ESE à NW-SE. D₂₁ est associée à deux événements thermiques, le premier syn-tectonique de moyenne température (300°<TRSCM<400°C), et le second syn- à post-tectonique de haute température (600°<TRSCM<660°C).Ce contexte tectono-thermique serait l’expression de processus géodynamiques impliquant à partir du Dévonien supérieur une délamination de la lithosphère rhéïque par « slab break-off » ou « slab roll-back » qui entrainerait (1) la remontée de courant asthénosphérique chaud, et (2) la rotation horaire de Gondwana et son amalgamation progressive avec Laurussia structurant au Carbonifère supérieur-Permien inférieur la chaine varisque-alléghanienne. / This thesis presents the reconstruction of the tectono-thermal history of the Paleozoic Jebilet massif (Morocco), from its pre-orogenic evolution at the Upper Devonian-Lower Carboniferous to its structuration during the variscan-alleghanian orogeny at the Upper Carboniferous-Lower Permian. To address this issue, this work is organized around two approaches: (1) one metrological applied to the Raman Spectroscopy of Carbonaceous Matterial (RSCM) and (2) the other integrating a structural and geochronological study and a thermicity analysis.The metrological approach allowed to validate the applicability of the RSCM geothermometer (1) in a context of polyphase metamorphism, (2) for carbonate rocks and skarns of Jebilet and (3) to propose a new parameter Raman RSA allowing to better specify temperatures above 500°C and extend the applicability of the method to maximum temperatures of up to 700°C.From the integrated approach, three tectono-thermal episodes were highlighted. The first episode D₀, corresponds to an extensive tectonic allowing the opening of the Jebilet basin at the Upper Devonian-Lower Carboniferous. This opening is accompanied by a HT thermal anomaly as shown by the important bimodal and granodioritic magmatic activity dated between 358 ± 7 Ma and 336 ± 4 Ma and the TRSCM higher than 500°C recorded by the rocks. During Upper Carboniferous, the compressive phase structuring the Jebilet massif begins with the emplacement of superficial nappes (D₁), followed by the variscan major phase (D2). Structural analysis showed a gradual evolution of D₂ deformation regime from coaxial compression to dextral transpression consistent with WNW-ESE to NW-SE horizontal shortening. D₂ is associated with two thermal events, the first is syn-tectonic with TRSCM between 300 and 400°C, and the second is syn- to post-tectonic with TRSCM between 600 and 660°C.This tectono-thermal context would be the expression of geodynamic processes involving from the Upper Devonian a delamination of the Rheic lithosphere by "slab break-off" or "slab roll-back" which would induce (1) the rise of hot asthenospheric current, and (2) the clockwise rotation of Gondwana and its gradual amalgamation with Laurussia structuring the variscan-alleghanian belt during the Upper Carboniferous-Lower Permian.

Ce travail de thèse est essentiellement consacré à l'investigation des populations de zircons et de l'âge des protolithes des formations varisques grâce à une datation U-Pb in situ systématique par le couplage Laser/MC-ICPMS, dans des formations orthodérivées, métasédimentaires et magmatiques tardi-orogéniques du Massif Central français et du domaine Sud armoricain. Cette étude a montré que les populations de zircons sont largement héritées, s'étalant de l'Archéen au Paléozoïque inférieur. L'ensemble des pics d'âges obtenus, ainsi que l'absence d'âge mésoprotérozoïque (1.7-1.1 Ga) accréditent l'affinité gondwanienne de ces formations. Des âges maximum de dépôt sont proposés pour les métasédiments des principales unités définies dans le Massif Central. Ces âges maximum de dépôt sont décroissants suivant l'empilement lithotectonique reconnu. En marge de ce travail, nous avons pu déterminer que les âges de mise en place des granitoïdes du Sillon Houiller (Massif Central) et du golfe du Morbihan se situent aux alentours de 300 Ma. Des âges plus anciens, principalement obtenus sur monazite lors d'études antérieures, ont été réinterprétés comme des âges hérités. L'abondance de zircons hérités d'âge ordovicien et néoprotérozoïque met en évidence la large contribution des métagranites et métasédiments fertiles de ces périodes dans la source des granites tardi-orogéniques varisques. Le granite de Sarzeau expose de plus les traces d'un protolithe silurien. Le recyclage de la croûte continentale est caractérisé par une évolution polycyclique au cours de l'orogénèse varisque, avec tout d'abord l'érosion de formations du craton africain, majoritairement d'âge néoprotérozoïque, puis la superposition des événements magmatiques cambro-ordoviciens et syn-orogéniques varisques.

Le Massif Armoricain est situé dans la syntaxe Ibéro-Armoricaine, à l'extrémité Ouest de la chaîne hercynienne d'Europe. Cette structure arquée se referme pendant toute l'histoire de la collision continentale jusqu'au cours du Carbonifère, et de grands décrochements se forment à travers ces domaines. Deux de ces grands décrochements, le Cisaillement Nord Armoricain et le Cisaillement Sud Armoricain, délimitent un domaine supra-crustal peu épaissi au cours de l'orogenèse hercynienne : la Bretagne Centrale. La partie orientale de ce domaine présente tous les caractères d'une zone de cisaillement simple dextre. L'étude présentée dans cette thèse aboutit à une modélisation nouvelle du cisaillement simple. La modélisation est basée sur une analyse géostatistique des données structurales compilées à travers toute la zone d'étude. Cette analyse permet en outre de filtrer les variations locales du champ de déformation par rapport à celles régionalement corrélées et de quantifier ainsi les paramètres cinématiques du cisaillement simple en Bretagne Centrale. La restauration de ce cisaillement régional conduit à réinterpréter les déformations subies aux limites du domaine et dans les zones adjacentes ; par exemple, le bassin Carbonifère de Châteaulin, jusqu'à présent interprété comme extensif s'avère être vraisemblablement transpressif. Le domaine situé au Sud de la Bretagne Centrale a aussi pu être restauré à l'aide de l'interprétation des structures d'échelle crustale imagées par les données géophysiques récemment acquises dans le cadre du projet de recherche Armor2-Géofrance3D (données sismiques, gravimétriques et magnétiques). On montre que dans cette zone, le cisaillement régional est largement accommodé par de grandes structures chevauchantes en ciseaux. Enfin, la confrontation des données de tomographie sismique au modèle de déformation obtenu à partir des données de terrain suggère que le cisaillement simple de Bretagne Centrale a affecté l'ensemble de la lithosphère sous-jacente.

Le Limousin (NW du Massif Central) est caractérisé par de larges massifs granitiques mis en place entre 360 et 290 Ma. Ils présentent d'étroites relations spatiales avec de grands accidents ductiles en faille normale et décrochement qui prolongent vers le SE la zone de cisaillement Sud Armoricaine. <br />Le volumineux (~ 10000km3) complexe granitique N-S de Millevaches, limité par des décrochements et failles normales, est un exemple type de granite mis en place dans un contexte tectonique décrochant. <br />Le modèle de mise en place des granites de Millevaches prend en compte l'analyse structurale, microstructurale, magnétique (A.S.M.), gravimétrique et géochronologique (40Ar/39Ar et U/Pb). L'ascension des magmas se fait par des conduits verticaux étroits sous forme d'injections successives qui se relaient le long de l'axe principal N-S des Pradines. Les magmas sont ensuite piégés puis canalisés par la foliation précoce, anisotropie mécanique sub-horizontale majeure de la croûte moyenne. Les magmas syntectoniques du décrochement dextre N-S des Pradines enregistrent des trajectoires de déformation orientées N-S dans la faille et NW-SE de part et d'autre. La poussée du magma au toit du laccolite induit une déformation par aplatissement relaxée par le développement de failles d'échappement sub-horizontales et normales. La mise en place syntectonique des leucogranites du Millevaches, datée à 313 ± 4 Ma est contemporaine du métamorphisme granulitique subi par les roches encaissantes. <br />Le fonctionnement des décrochements du Limousin débute vers 350 Ma et finit vers 300 Ma. Nous proposons que les deux générations de granites (granodiorite-monzogranite et leucogranite) se mettent en place dès 350 Ma, dans une ceinture tectonique résultant d'un contexte en transpression. Les cisaillements ductiles constituent les branches d'un large, long (~700 km), et unique système décrochant lithosphérique analogue à une « pop-up structure » NW-SE dextre allant du Massif Sud Armoricain au Limousin.

Dans les Rehamna orientales (meseta hercynienne marocaine), quatre unités structurales ont été individualisées, séparées par des contacts anormaux peu pentés, Ce sont, de bas en haut 1 - L'unité des Oulad Aguil Cette unité comprend deux grands groupes lithostratigraphiques dont les relations structurales ne sont pas encore définitivement établies : - au N, c'est le groupe de la Koudiat el Adam, non métamorphique, daté de l'Ordovicien et constitué d'environ 1500 m de sédiments détritiques (grès, quartzites, siltstones, argilites) déposés en milieu marin peu profond; les roches de ce groupe constituent un vaste anticlinal kilométrique originellement déversé au NW. - au S, c'est le groupe deo Ouled Hassine, métamorphique, non daté mais probablement d'âge post-ordovicien supérieur, constitué de roches métamorphiques variées (quartzites, calcaires, conglomérats, phyllites, slates) qui rappellent des faciès marins de plate-forme; l'épaisseur de la succession est au moins d'un millier de mètres; les roches de ce groupe constituent un vaste synclinorium déversé au NW qui semble relayer normalement vers le S l'anticlinal précédent; dans ce groupe le métamorphisme est prograde vers le S. 2 - L'unité de Benguerir Cette unité est constituée de roches métamorphiques, non datées, d'origine volcano-sédimentaire (quartzophyllites, phyllites, schistes, métatufs basiques, amphibolites, épidotites) rappelant beaucoup certains faciès d'âge viséen supérieur connus plus au N et plus au S ; le métamorphisme est prograde vers le S. Cette unité repose sur le groupe des Ouled Hassine au N par l'intermédiaire d'un contact anormal faiblement penté au SSE. 3 - L'unité du Jebel Kharrou Cette unité, non métamorphique, datée de l'Ordovico-Silurien, est constituée des mêmes roches que le groupe de la Koudiat el Adam; elle est tronquée à la base par un contact anormal bréchifié très peu penté et repose sur les deux unités précédentes. 4 - L'unité de Dalaat Cette unité, non métamorphique, est constituée de roches détritiques (grès, siltstones, argilites silteuses, conglomérats) et carbonatées (calcaires) d'âge viséen supérieur-namurien (?); elle constitue une klippe, tronquée à la base par un contact anormal bréchifié, et elle repose sur l'unité du Jebel Kharrou. Les deux unités les plus basses, bien que séparées par un contact anormal, subi des évolutions tectono-métamorphiques similaires; elles représentent le substratum relatif des deux autres unités sus-jacentes. Evolution tectonique, métamorphique et magmatique des Rehamna orientales Cette évolution peut être grossièrement divisée en trois périodes, après le dépôt des sédiments (Cambrien à Viséen supérieur-Namurien (?)) 1 - Entre le Viséen supérieur et le Namurien ( ?) et l'Autunien se situe une évolution tectono-métamorphique polyphasé, essentiellement commandée par des cisaillements de moins en moins ductiles avec le temps, la tendance générale est à un déplacement de matière vers l'W ou le NW : synchrone du métamorphisme régional à séricite-biotite, on a un paroxysme thermique du métamorphisme marqué par la cristallisation de grenat, de staurotide et de cordiérite. Ces minéraux sont ensuite repris par un deuxième épisode de plissement déjeté au NW ou à l'W, accompagné de couloirs de cisaillements ductiles fortement pentés à l'Est dans lesquels il n'y a pas de nouvelles cristallisations. Un troisième épisode de plissement N 140° lié à des décrochements dextres, réoriente les structures précédentes. L'unité de Benguerir chevauche ensuite l'unité des Oulad Aguil du SE vers le NW en conditions superficielles. Ce chevauchement est peut-être recoupé par des granites dans les Rehamna centrales; dans ce cas, il serait anté-granites, datés de - 273±2 M.a. (Autunien basal). Le contact anormal est recoupé dans le secteur étudié par des filons de microdiorite quartzique eux-mêmes postérieurs aux granites. 2 - Pendant l'Autunien (sous réserve des attributions chronologique) le bâti est affecté d'une importante tectonique tangentielle marquée par la mise en place d'une nappe tectonique épiglyptique : l'unité de Dalaat. Cette nappe transporte des roches déjà plissées et tronquées à la base. Le déplacement se fait du N vers le S, à partir d'une partie actuellement inconnue et sur au moins 22 km. Le passage de cette nappe entraîne des morceaux de substratum (unité du Jebel Kharrou) en position paraautochtone sur au moins 20 km vers le Sud. Les causes de cette tectonique tangentielle du Nord vers le Sud sont actuellement inconnues. La mise en place de ces nappes achève la fin du cycle hercynien. 3 - Les premiers dépôts post-orogéniques sont représentés par des conglomérats attribués à l'Autunien et qui proviennent de l'érosion de la chaine hercynienne. Il leur fait suite l'épanchement de laves permo-triasiques, suivis de la formation de horsts et de grabens N 70°. Ces deux derniers événements pourraient marquer une distension régionale post-hercynienne. Après une nouvelle période d'érosion, la mer transgressera cette région au Crétacé inférieur.

Ce travail retrace l’évolution varisque des Massifs d’Almǎj (Roumanie), de Deli Jovan (Serbie) et de la Stara Planina Occidentale (Bulgarie), à travers une étude pétrostructurale effectuée sur les différentes unités lithologiques de la Nappe alpine du Danubien supérieur. Cette nappe possède la particularité de contenir un marqueur de convergence de toute première importance sous la forme de 4 massifs ophiolitiques démembrés lors de l’orogenèse alpine :Tisoviţa Iuţi (TI, Roumanie), Deli Jovan (DJ, Serbie), Zaglavak (Z, Serbie) et Tcherni Vrah (TV, Bulgarie). Les études pétrologiques de terrain effectuées dans ces trois pays ont permis de confirmer la continuité entre ces 4 massifs, qui, séparément, comprennent chacun une portion de croûte océanique différente (TI :section mantélique et cumulats inférieurs, DJ :cumulats inférieurs et supérieurs, Z :cumulats supérieurs, TV :cumulats supérieurs et section effusive), mais considérés ensemble, forment une pile ophiolitique classique complète. De nouvelles datations par la méthode 147Sm-143Nd confirment un âge d’accrétion pour cette croûte océanique au Dévonien inférieur (~ 400 Ma). Cependant, l’essentiel de ce mémoire concerne les Monts Almǎj, notamment les roches encaissantes du massif de Tisoviţa Iuţi. La partie sud de ce massif ophiolitique représente la section inférieure d’une croûte océanique classique, alors que sa partie orientale est caractérisée par des roches de la croûte océanique supérieure, fortement déformées et transformées (métagabbros à zoïsite et fuchsite). Ces roches font partie de la Zone Mylonitique de Corbu (CMZ), qui comporte également des métasédiments à Gt ± St ± And et des serpentinites. Les conditions PT de formation de ces métagabbros, datés à 380-360 Ma par la méthode 40Ar-39Ar, ont été estimées à des températures comprises entre 450°C et 300°C. Leur contexte de formation peut être assimilé à une semelle ophiolitique ‘froide’, développée lors d’une obduction intra-océanique initiée probablement le long d’une faille transformante. Si le pic de métamorphisme des roches de Corbu a été estimé à 585°C/ 5.5 kbar, leur exhumation pourrait s’effectuer au sein d’un anticlinal en régime transpressif sénestre, en relation avec la formation de la CMZ, interprétée comme une ancienne zone plissée qui évolue en zone de cisaillement sénestre. Au Carbonifère, le granite syntectonique de Cherbelezu se met en place le long de la CMZ et enregistre les dernières phases de cette déformation lors de son refroidissement. Les études préliminaires sur les roches encaissantes des massifs ophiolitiques en Serbie et Bulgarie permettent de préciser une vergence d’obduction du lambeau ophiolitique vers le paléo-NW et d’établir un modèle de reconstitution paléogéodynamique au Varisque pour l’ensemble de la région étudiée./ This study provides new information on the Variscan evolution of the Almǎj Mountains (Romania), Deli Jovan Massif (Serbia) and Western Stara Planina (Bulgaria), throughout a petrostructural investigation conducted on the various lithological units of the Upper Danubian Alpine Nappe. This nappe displays an important convergence tectonic marker in the form of four ophiolitic massifs dismembered during the Alpine orogeny: Tisoviţa Iuţi (TI, Romania), Deli Jovan (DJ, Serbia), Zaglavak (Z, Serbia) and Tcherni Vrah (TV, Bulgaria). Our petrological studies in these three countries have confirmed the continuity between these four massifs, each of which showing, separately, a different portion of the oceanic crust (TI: mantle section and lower cumulates, DJ: lower and upper cumulates, Z: upper cumulates, TV: upper cumulates and effusive section), but taken together, forming a complete classical ophiolitic pile. New dating using the 147Sm-143Nd method has confirmed an accretion age for this oceanic crust at around 400 Ma (Early Devonian). However, the main part of this study has been focused in the Almǎj Mountains, particularly the Tisoviţa Iuţi ophiolitic massif and its enclosing rocks. The Southern part of this ophiolitic massif represents the lower section of a classical oceanic crust whereas its eastern part is characterized by upper crustal oceanic rocks that are highly deformed and transformed (zoïsite and fuchsite-bearing metagabbros). These rocks belong to the Corbu Mylonitic zone (CMZ), which also comprises Gt ± St ± And metasediments and serpentinites. Temperature estimates for the formation of the metagabbros are bracketed between 450°C and 300°C and these rocks have been dated at 380-360 Ma using the 40Ar-39Ar method on fuchiste. The geodynamic context for their formation can be viewed as a ‘cold’ ophiolitic sole, developed during an intra-oceanic obduction probably initiated along transform fault. If the metamorphic peak for the Corbu rocks has been estimated at 585°C/5.5kbar, their rapid exhumation could be realized via an anticline under a transpressive sinistral regime, connected with the formation of the CMZ that is interpreted as an ancient fold zone evolving in a sinistral shear zone. Finally, the Carboniferous syntectonic Cherbelezu granite intrudes along the CMZ and records the final stages of this deformation during its cooling. Preliminary investigations on the enclosing rocks of the ophiolitic massifs in Serbia and Bulgaria allow us to define a top to the NW obduction vergence for the ophiolite and to propose a paleogeodynamic reconstitution model for the Carpathian/Balkans terrains in the Variscan times. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished