Afin de mieux comprendre la géodynamique paléoprotérozoïque et mésozoïque en Guyane et Côte-d'Ivoire, une étude pluridisciplinaire (paléomagnétisme, géochronologie 40Ar/39Ar, et géochimie a été menée sur des dolérites, granitoïdes et roches sédimentaires.<br />L'étude combinée paléomagnétique et géochronologique en Guyane sur les roches paléoprotérozoïques a montré que l'activité magmatique jurassique n'a pas pertubé la rémanence magnétique et le géochronomètre Argon. Les vitesses de refroidissement sont lentes (3,5+2/-1,6°C/Ma et 4,8+2,6/-2,1°C/Ma) et régulière du Nord au Sud. Un refroidissement tardif du sud de l'Oyapok, marqué par une forte anisotropie (P') a été mis en évidence. Trois pôles paléoprotérozoïques (OYA, A et B) ont été acquis, dont l'âge de la rémanence est compris entre 2050 et 1990 Ma. Ces trois pôles comparés avec les pôles C1, C2, C3 (2100 et ~ 2000 Ma) acquis en Côte-d'Ivoire ont permis de construire deux courbes apparentes de dérive des pôles paléoprotérozoïques pour les cratons de Guyane et d'Afrique de l'Ouest. La comparaison de ces courbes montre une cohérence entre elles après 2020 Ma, confirmant que les deux cratons constituent un bloc unique à 2000 Ma. Les pôles plus anciens ne sont pas compatibles. Deux propositions sont proposés I) les deux blocs continentaux étaient séparés avant 2020 Ma ; II) les deux blocs étaient ensembles mais le manque de données paléomagnétiques entre 2080 et 2040 Ma ne permet pas de le voir.<br />Nos nouvelles données sur la province magmatique jurassique centrale Atlantique montrent que la Guyane fait partie d'une zone restreinte (Amapa, Libéria, Côte-d'Ivoire) ayant des traits géochimiques et géochronologiques particuliers. Cette zone correspond à la présence majoritaire de tholéiites riches en titane d'origine asthénosphérique mises en place par injection horizontale du magma et en plusieurs injections successives. Ces dolérites ont un âge 40Ar/39Ar plus jeune (197 à 192 Ma) que le reste de la province magmatique centrale Atlantique (~200 Ma).

Le travail réalisé pendant cette thèse a permis d'apporter de nouvelles contraintes sur le développement et la distribution de la déformation dans le manteau supérieur et plus particulièrement au niveau des grandes limites de plaques décrochantes. Grâce à l'apport de l'expérience USArray et d'une dizaine d'années d'enregistrements sismologiques supplémentaires, nous avons pu étudier, de manière précise, les variations d'anisotropie dans le voisinage de la Faille de San Andreas. Nous avons confirmé et étendu l'observation de deux couches anisotropes sous cette limite de plaque. On y observe une première couche localisée dans la lithosphère marquant la déformation induite à la limite de plaque, et une autre, asthénosphérique, cohérente avec l'anisotropie observée loin de la faille et d'origine plus discutée. Nous avons montré que la zone de déformation associée aux failles de San Andreas, Calaveras et d'Hayward a, vraisemblablement, une largeur d'au moins 40 kilomètres en base de lithosphère, sous chacune de ces failles. Nous avons ensuite procédé à la modélisation thermomécanique (ADELI) de la migration d'une limite de plaques décrochante couplée à une modélisation du développement de fabriques cristallographiques par une approche viscoplastique auto-cohérente (VPSC). Ceci nous a permis d'y observer le développement de la déformation et les conséquences des possibles interactions entre la déformation décrochante en surface et le cisaillement en base de lithosphère dû au déplacement horizontal des plaques. Les propriétés élastiques déduites des fabriques cristallographiques modélisées montrent que de telles interactions existent et provoquent, sous la limite de plaques, une rotation des orientations cristallographiques avec la profondeur. Le signal associé à ces rotations progressives n'est toutefois pas cohérent avec la présence de deux couches d'anisotropie comme proposée sous la faille de San Andreas. Nous pensons par conséquent qu'il existe, sous la Californie, une zone de découplage entre la lithosphère et l'asthénosphère, permettant d'individualiser une déformation lithosphérique d'une déformation asthénosphérique. Nous estimons, en outre, que l'anisotropie observée dans l'asthénosphère sous la Californie ne peut être expliquée seulement par le cisaillement induit par le déplacement de la lithosphère Nord Amérique. En effet, les propriétés anisotropes obtenues par modélisation à partir d'une plaque se déplaçant dans une direction et une vitesse proche de celle de la plaque Amérique du Nord montrent qu'on ne peut espérer guère plus que quelques dixièmes de seconde de délai au bout de 10 Ma de déplacement. Les déphasages mesurés en Californie étant de l'ordre de 1,5 s, il est donc nécessaire d'invoquer la présence d'écoulements mantelliques actifs sous cette région / This work provides new constraints on the development and on the distribution of the deformation in the upper mantle and particularly beneath transform plate boundaries. USArray experiment and the remarkable increase of the dataset in California for the past ten years allowed us to scrutinize the lateral variations of the anisotropy in the vicinity of the San Andreas Fault zone. We have confirmed and increased the detection of two layers of anisotropy beneath this plate boundary. The first layer, located in the lithosphere, is related to the deformation induced at the fault, and the other one, located in the asthenosphere, is coherent with the anisotropy observed far from it, its origin is however less clear. We show that the deformation zone associated both to the San Andreas, Calaveras and Hayward Faults, is likely 40 km wide at 70 km depth. We then performed numerical thermomechanical modeling (ADELI) of the displacement of a transform plate boundary associated with the computation of the development of crystallographic fabrics using a viscoplastic self-consistent approach (VPSC). We analyzed the distribution of the deformation in the model ant looked after the possible interactions at depth between deformation caused at surface by the strike-slip dynamic of the fault and the shearing at the base of the lithosphere caused by the horizontal displacement of the plates. Elastic properties derived from the crystallographic fabrics modeled, show that such interactions exist and induce, beneath the fault zone, a progressive rotation of the crystallographic fabrics with depth. Seismological signature of these smooth rotations is however not relevant with the presence of two anisotropic layers as proposed beneath California. We thus consider that a decoupling zone exists between the lithosphere and the asthenosphere beneath the California to account for the sharp separation between a lithospheric and an asthenospheric deformation. We furthermore estimate that anisotropy observed far form the San Andreas Fault in California cannot be explained only by the drag of the asthenosphere by the North America lithosphere as proposed in our article. Indeed, we can only expect few tenths of second of splitting delay from the anisotropic properties derived from the numerical modeling of a plate moving in the same direction and in the same velocity than the North American lithosphere only for 10 Ma of displacement. As delays observed in California rather reach 1.5 s, anisotropy in this region thus requires the existence of an active asthenospheric flow to be explained.

Les 93 échantillons selectionnés pour cette étude dans 3 massifs de l'ophiolite d'Oman sont représentatifs d'une zone d‘environ 5000km2 d'une paléodorsale rapide. En rapport avec la segmentation, l'échantillonnage comprend à la fois la lithosphère du nouveau segment (0 à 4km sous le moho), ses limites (zones de cisaillement) et la jeune lithosphère (1 à 2Ma) dans laquelle il s'ouvre, entre 0 et 12 km sous le moho.<br />*L'ensemble du manteau exploré est composé de péridotites très réfractaires, comparables à celles des autres ophiolites et aux péridotites abyssales. Néanmoins, il montre un enrichissement en éléments très incompatibles, impliquant une percolation réactive par des fluides, et une refertilisation partielle en clinopyroxène, comme le montre la présence de harzburgites riches en cette phase minérale.<br />*Le nouveau segment possède des caractéristiques chimiques supplémentaires, tel le rapport Cr# élevé (>50) des spinelles, qui n'apparaît pas spécifique des dunites ou d'un environnement géodynamique particulier, et la composition différente des pyroxènes, qui implique des températures de blocage plus élevées en relation avec un processus de percolation magmatique.<br />*La zone de transition à l'axe du nouveau segment s'identifie par l'importance des réactions liquide/roche qui concernent l'ensemble des lithologies : harzburgites, dunites et dunites imprégnées.<br />*Les limites du nouveau segment (zones de cisaillement) et la base de la nappe sont caractérisées par des textures porphyroclastiques BT (<1000°C) et des enrichissements en clinopyroxènes. Ceux-ci sont interprétés comme une cristallisation partielle de magmas associée à un front de percolation aux limites manteau convectif/manteau conductif.<br />*L'ensemble des faciès montre une contamination par l'eau de mer, impliquant des rapports du 87Sr et du 207Pb radiogéniques, largement acquise avant la serpentinisation (T>500°C).<br /><br />Cette étude met l'accent sur l'importance de la segmentation dans le contrôle des processus magmatiques et hydrothermaux aux dorsales rapides, notion qui permettra de progresser dans la compréhension de ces processus.

Le complexe du Mont Collon (nappe de la Dent Blanche, Austroalpin) est composé à 95% de roches mafiques cumulatives recoupées par des filons acides et mafiques tardifs (dikes mélanocrates Fe-Ti) se mettant en place dans la croûte moyenne. Des âges de cristallisation U/Pb sur zircons (284.2 ± 0.6 et 282.9 ± 0.6 Ma) ont été obtenus sur un gabbro et une pegmatitique quartzique. Les datations 40Ar/39Ar sur amphiboles des filons mélanocrates (260.2 ± 0.7 Ma) indique un second évènement magmatique. Les compositions des cumulats montrent peu de variations avec la lithologie et révèlent des anomalies négatives systématiques en Nb, Ta, Zr, Hf et Ti. Le manque de variation en éléments traces dans les cpx et la corrélation positive entre éléments traces des roches et le pourcentage modal d'amphibole tardive sont caractéristiques d'un processus de cristallisation in situ (Langmuir, 1989) impliquant de 0 à 35% de liquide interstitiel (L) entre les phases cumulus. Le liquide parental calculé des cumulats du Mont Collon est transitionnel et présente une forte anomalie négative en Nb-Ta. 2 groupes de roches cumulatives sont discriminés d'après leurs signatures en Nd-Sr, supposant de possibles réinjections magmatiques. Le Pb indique une source dans le manteau subcontinental lithosphérique, contaminé par des sédiments océaniques. Les dikes mélanocrates ont des eNdi de +7, des 87Sr/86Sri de 0.703 et des rapports en Pb indiquant une source asthénosphérique peu appauvrie. La fusion partielle du manteau lithosphérique subcontinental est induite par l'amincissement post-orogénique et la remontée de l'asthénosphère. Les filons tardifs proviennent de la fusion de l'asthénosphère.