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L'étude présentée est une contribution à l'analyse du problème de l'extension tardi-orogénique dans les chaînes de montagne, qui intéresse depuis une quinzaine d'années de nombreux spécialistes de la lithosphère continentale. Des études slsmotectoniques, stratigraphiques, et j'analyse des populations de failles ont montré que le domaine continental égéen (Grèce) est largement affecté par une extension de type "arrière-arc" depuis au moins 13 Ma. U est reconnu que cette extension se superpose aux structures de l'orogénèse hellénique mésozoïquecénozoïque. Parmi les structures classiquement attribuées à la tectonique en chevauchement précoce, on distingue en particulier l'ensemble des déformations ductiles observées dans deux groupes d'unités à métamorphisme HP/ST traversant le domaine égéen. Le but de ce travail est de déterminer si, comme soupçonné depuis une dizaine d'années, une partie au moins de cette déformation ductile est le résultat d'une tectonique extensive et de préciser l'étendue, la cinématique et le contexte géodynamique de cette extension. Notre étude a consisté en une analyse 1 structurale du centre de l'Egée (îles des Cyclades et d'Eubée, domaine HP interne), examinant en particulier !a relation entre déformations ductile et fragile depuis l'affleurement jusqu'à l'échelle régionale. Les résultats de ce travail so nt les suivants: L'extension apparaît responsable de la plus grande partie de la déformation ductile au sein des unités HP ayant largement subi les effets d'un second épisode métamorphique dans le faciès schiste vert ou de plus haute température. Sur chaque île étudiée, une déformation progressive en extension est- reconnue, liée au développement d'une zone de détachement majeure se prolongeant jusqu'à environ 18-25 km de profondeur. Un déplacement important le long de la zone de détachement rend compte du refroidissement et de l'exhumation rapides de la croûte inférieure ductile qui vient former* localement un dôme métamorphique, ou "metamorphic core complex". Au moins deux -probablement trois- zones de détachement majeures sont identifiées à l'échelle du domaine centre-égéen, subparallèles et inclinées au nord, orientées NW-SE dans le nord-ouest des Cyclades et E-W dans le sud-est. Les inclinaisons initiales q\3 ces zones de détachement sont estimées entre 30 et 45°. La géométrie actuelle du système extensif implique que les détachements et les dômes métamorphiques associés interfèrent les uns aV9C les autres. Les données structurales sont en faveur d'un modele cinématique caractérisé par le développement séquentiel de zones de détachement synthétiqJes, dans une direction opposée. à la pente des détachements. L'extension par détachements identifiée dans la région centre-égéenne est précoce (Oligocène-Miocène inférieur, âge minimal: 22-19 Ma) et liée à.un contexte "arrière-arc" tardi-orogénique et post-épaississement. L'âge minima: de l'extension étant significativement plus ancien que l'âge de la collision entre Arabie et Eurasie ( 13 Ma), on en déduit que l'initiation de l'extension égéenne ne peut pô-S resulter de l'extrusion latérale de l'Anatolie depuis le front de la collision arabique vers l'Egée, ainsi qu'il est communément admis. Le contexte géodynamique permettant l'initiation de l'extension est probablement le développement de l'arc de subduction sud:~ hellénique tel qu'il existe encore actuellement.

Objectifs<br />- Décrypter l'évolution géodynamique de la Péninsule de Biga (Turquie du N-O), à travers l'analyse de deux objets géologiques peu connus: (1) le mélange d'accrétion de Çetmi, (2) et l'ophiolite d'Ezine et son substratum sédimentaire.<br />- Préciser les relations tectonique/sédimentation pendant l'exhumation Tertiaire du Kazdag Core Complex, péninsule de Biga, substratum métamorphique du mélange.<br /><br />Méthodes<br />- Cartographie de terrain (7 mois effectifs).<br />- Sédimentologie de faciès (silicoclastique et carbonaté) et pétrographie sédimentaire.<br />- Micropaléontologie.<br />- Pétrographie et géochimie sur roche totale des roches basiques.<br />- Datations radiochronologiques.<br />- Géodynamique.<br /><br />Principaux Résultats<br />- Le mélange de Çetmi:<br />- Il s'agit d'un mélange non métamorphique, de type tectonique.<br />- Inventaire complet et description des lithologies du mélange et détermination de leur âge: le mélange est constitué de blocs de calcaires néritiques et pélagiques (Trias), de radiolarites (Jurassique), de roches basiques de type VAB and WPB, de turbidites, et d'éclogite, dans une matrice de greywacke-shale (Albien-Cénomanien).<br />- Le mélange a cessé de fonctionner avant le Cénomanien (concordance des âges de la lithologie la plus jeune et de la série discordante sus-jacente).<br />- Classification: mélange de type fore-arc.<br />- Proposition de corrélations avec les mélanges Rhodope (Grèce/Bulgarie) et non avec les mélanges turcs.<br />- L'ophiolite et son substratum:<br />- Le substratum de l'ophiolite est une séquence sédimentaire carbonatée continue, subdivisée en trois formations. Son âge est Permien moyen-Trias inférieur.<br />- Cette série sédimentaire est interprétée comme une série carbonatée transgressive en contexte extensif (formations inférieures), précédant une série syn-rift (formation supérieure).<br />- Proposition de corrélations de cette série avec la marge sud Rhodope.<br />- Reconnaissance et datation de la semelle métamorphique de l'ophiolite (125 Ma, âge Ar/Ar).<br />- Exhumation du Kazdag Core Complex:<br />- Elle est accomodée à la fin de l'Oligocène par l'activité d'une faille de détachement à faible pendage.<br />- Cette faille contrôle le dépôt d'un bassin sédimentaire continental syn-tectonique, de type "supra-detachement basin".<br />- Une deuxième phase de surrection Plio-Quaternaire, accomodée par des failles normales à fort pendage, reprend toutes les structures précédentes.<br />- Proposition d'un scénario pour l'évolution géodynamique Permo-Crétacé de la Péninsule de Biga (reconstructions paléogéographiques).

The formation and evolution of metamorphic core complexes has been widely studied using low temperature thermochronometry methods. Interpretation of these data has historically occurred through the lens of the traditional slip rate method which provides a singular rate that unroofing occurs at temporally as well as spatially, and assumes unroofing is dominated by motion on a single master detachment fault. Recently, several new studies have utilized (U-Th)/He ages with a higher spatial density and greater nominal precision to suggest a late-stage rapid increase in the rate of unroofing. This analysis is based on the traditional slip rate method interpretation of broad regions of core complexes that display little to no change in age along the slip direction. An alternative interpretation is presented that instead of a change in slip rate, there may have been a change in the style of unroofing, specifically caused by the transfer of displacement from low-angle detachment faulting to high-angle normal faults. Apatite fission-track (AFT), and apatite and zircon (U-Th)/He (AHe and ZHe) analyses were applied to samples from the Santa Catalina-Rincon (n=8 AHe, and n=9 ZHe) and Harcuvar (n=12 AFT, n=16 AHe, and n=17 ZHe) metamorphic core complexes in an attempt to resolve the possible thermal effects of high-angle normal faulting on core complex formation. Samples from the Harcuvars were taken along a transect parallel to slip direction with some samples specifically targeting high-angle normal fault locations. The AFT data collected here has the advantage of improved analysis and modeling techniques. Also, more than an order of magnitude more data were collected and analyzed than any previous studies within the Harcuvars. The AFT ages include a trend from ~22 Ma in the southwest to ~14 Ma in the northeast and provide a traditional slip rate of 7.1 mm/yr, similar to previous work. However, two major high-angle, detachment-parallel normal faults were identified, and hanging-wall samples are ~3 m.y. older than the footwalls, indicating high-angle normal faults rearranged the surface expression of the distribution of thermochronometer ages to some extent. AHe ages range from 8.1 Ma to 18.4 Ma but in general decrease with increasing distance in the slip direction. ZHe ages generally range between 13.6 Ma and 17.4 Ma. A series of unexpectedly young AFT ages (10-11 Ma), given by three complete samples and distinct population modes in others, suggest that some parts of the range underwent a later-stage unroofing event possibly caused by high-angle faulting. Confined fission-track length distributions were measured for Harcuvar samples and modeled using the modeling software HeFTy to infer thermal histories and calculate local cooling rates. These imply a component of steady cooling in some parts of the range, evidence of a different departure from a single-detachment dominated model. / text

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Discrete (mm- to m-scale) mylonitic shear zones in the northeastern Harquahala metamorphic core complex, Arizona, show evidence of fluid-mineral interactions catalyzing deformation and metamorphism. Many contain a deformed central epidote vein with adjacent bleached haloes and flanking paired shear zones that indicate significant fluid-rock interaction during deformation. An integration of structural and geochemical methods was employed to understand timing, metamorphic conditions, and physiochemical processes responsible for producing the discrete shear zones. Field and microstructural evidence suggest the zones initiated on antecedent fractures. Electron backscatter diffraction (EBSD) analyses show a significant coaxial contribution to the shear, and quartz deformation predominately by prism <a> slip, along with some rhomb <a> slip, suggesting amphibolite-facies conditions during shearing. Fourier Transform Infrared spectroscopy analyses of quartz reveal higher water contents within shear zones than within country rocks, indicating fluid infiltration synchronous with shearing. Stable isotope analyses of quartz and feldspar from mylonites are consistent with an igneous or metamorphic fluid origin. Microstructural observations suggest that the zone morphology with epidote veins, bleached haloes, and flanking discrete paired shear zones was developed predominantly from reaction softening mechanisms. The increase in deformation from bleached rock to flanking shear zones is marked by progressive modal increases in biotite and myrmekite, and modal decreases in K-feldspar, and locally epidote and titanite. Myrmekitic textures recrystallized readily and resulted in progressively greater grain size reduction of feldspar, which aided in the progressive alignment and linkage of the biotite grains, which together concentrated the deformation in bands. Volume reduction resulting from some of the metamorphic reactions may have led to a positive feedback cycle among fluid infiltration, metamorphism and deformation. U-Pb isotope analyses of syn-metamorphic titanite yield an age of ~70 Ma, suggesting the shear zones formed during cooling of the Late Cretaceous (75.5±1.3 Ma) Brown’s Canyon pluton, consistent with their top-to-the-southwest sense of shear, rather than during top-to-the-northeast directed Miocene metamorphic core complex exhumation. Petrography, EBSD analyses, and U-Pb dating of titanite from other (non-discrete) mylonites in the area imply most formed synchronously with the discrete shear zone mylonites. Only rare, scattered mylonites show features consistent with metamorphic core complex exhumation. / text

De nombreuses failles à faible pendage (pendage inférieur à 30°) ont été décrites en domaine continental extensif depuis leur mise en évidence dans la province des Basin and Range (USA). Bien que les observations de terrain suggèrent, dans plusieurs régions, que le jeu d'une faille se produit à faible pendage dans la croûte cassante (Apennins, Italie ; Basin and Range, USA; Alpes orientales), l'activité sismique liée à ces failles est presque inexistante et est en accord avec les angles de blocage des failles prédits par la mécanique andersonienne associée à la loi de Byerlee. L'étude des Metamorphic Core Complex et de l'exhumation de détachements dans les Cyclades permet d'obtenir un modèle figé de la croûte continentale en extension. Le Metamorphic Core Complex qui affleure sur l'île de Mykonos se caractérise par une intrusion granitique (laccolite) dans le dôme migmatitique, recoupé à son sommet par un système de détachements composé de deux branches. La branche inférieure ductile du détachement met en contact la Nappe Supérieure Cycladique, constituée de métabasites, et le laccolite. La branche supérieure cataclastique du détachement juxtapose une unité sédimentaire molassique sur la Nappe Supérieure Cycladique ou directement sur le laccolite. Le détachement cataclastique conditionne la sédimentation syn-tectonique dans les bassins. Associée au réseau de veines contemporain du jeu du détachement, la déformation dans l'unité sédimentaire montre que le détachement cataclastique de Mykonos a été actif à faible pendage et à faible profondeur, au moins au cours des derniers incréments de déformation. La synthèse des données collectées sur les îles d'Andros, de Tinos et de Mykonos montre que les détachements nord-cyladiques peuvent être considérés à différents stades d'évolution comme une seule et unique structure d'échelle crustale (le Système de Détachement Nord-Cycladique) pouvant accommoder l'extension régionale et l'exhumation des roches de l'unité inférieure. L'étude de l'Anisotropie de la Susceptibilité Magnétique (ASM) dans le laccolite, couplée aux observations de terrain, a permis de mettre en évidence une rotation de l'unité inférieure du détachement de Mykonos autour d'un axe vertical, compatible avec les données paléomagnétiques disponibles dans la littérature. Afin de réconcilier observations de terrain et mécanique des roches, nous proposons un nouveau modèle de réactivation de failles en considérant la faille comme une fine couche déformable plastiquement, contrairement au modèle classique suggérant une dislocation avec des propriétés frictionnelles. Notre modèle permet alors d'inclure les variations volumiques de la zone de faille au cours du cisaillement, et notamment, de prendre en compte des coefficients de dilatation faibles voir négatifs (faille compactante), souvent observés en laboratoire ou sur le terrain. Notre modèle permet, en particulier, de déterminer les quantités de déformation plastique que peuvent accommoder ces failles au cours du cisaillement avant leur blocage. Les angles de blocage obtenus dans notre modèle varient peu par rapport au modèle classique de réactivation de faille, qui apparaît comme un cas particulier de notre modèle. La réactivation d'une faille à faible pendage en extension est alors possible complètement ou partiellement et peut être associée à la formation de veines et de failles normales dans l'encaissant. La réactivation est alors favorisée lorsqu'il s'agit d'une faille compactante et se produit en régime durcissant, suggérant ainsi un comportement asismique de la faille.

Cette thèse a pour objectif de caractériser les circulations de fluides en contexte d’effondrement d’un prisme d’accrétion crustal. Le Metamorphic Core Complex (MCC) de Naxos comprend un système de détachement/décollement caractérisé par mylonites, ultramylonites, cataclasites et failles normales dont les relations géométriques témoignent du litage rhéologique de la croûte continentale. La chimie des inclusions fluides déterminée par l’analyse microthermométrique, la spectroscopie RAMAN, l’ablation laser couplée à l’analyse spectroscopique (LA-ICP-MS), le « crush-leach », et les signatures isotopiques C et H des inclusions fluides permettent d’identifier trois grands types de fluides (1) des fluides salés riche en métaux, ii) des fluides aquo-carboniques en équilibre avec les encaissants métamorphiques, et iii) des fluides aqueux, probablement d’origine météorique. Ces données indiquent que la croûte est subdivisée en deux réservoirs séparés par la transition fragile-ductile. Les fluides météoriques circulent en association avec la déformation fragile de la croûte supérieure alors que les fluides salés et les fluides aquo-carboniques circulent en relation avec la déformation ductile. La géométrie de ces réservoirs évolue lors de la formation du MCC, conjointement avec l’exhumation et le refroidissement des roches métamorphiques. Le passage des roches du réservoir ductile au réservoir fragile est associée à un changement depuis un gradient géothermique élevé (60-100°C/km) vers un gradient géothermique plus faible (35-60°C/km). La transition fragile-ductile correspond ainsi à la fois à une limite rhéologique corrélée à une limite thermique et une limite de perméabilité. / The aim of this thesis is to characterize fluid circulations in the context of the collapse of a crustal accretionary belt. The Naxos Metamorphic Core Complex comprises a detachment/decollement system characterized by mylonites, ultramylonites, cataclasites and normal faults with structural relationships reflecting the rheological layering at the crustal scale. Fluid inclusion chemistry is determined by microthermometry, Raman spectroscopy; laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS), crush-leach and stable isotopes (C and H) analyses. These data characterize three different types of fluids: (1) high salinity fluids with a high metal content and high Th, (2) aqueous-carbonic fluids in equilibrium with the wall rocks and (3) aqueous probably surface-derived fluids. These data indicate that the crust is subdivided into two crustal reservoirs separated by the brittle/ductile transition. Surface-derived aqueous fluids circulate in association with the brittle deformation within the upper crust whereas aqueous-carbonic and high salinity fluids circulate in relation with ductile deformation. The characteristics of the trapped fluids indicate that as rocks have passed through the ductile/brittle transition they undergo a drastic change in geothermal gradient from 60 to 100°C/km within a lithostatic pressure regime to 35-60°C/km within a hydrostatic pressure regime. This implies that the fluid circulations are closely related to the rheological layering within the crust and its evolution during crustal extension. The ductile/brittle transition corresponds to a rheological boundary correlated to a thermal boundary and impermeable cap.

The Monashee Complex is a structural culmination which exposes rocks from the lowest stratigraphic levels of the Canadian Cordillera. The Monashee Complex is subdivided into two lesser structural culminations; the Frenchman Cap and Thor–Odin culminations. The lithostratigraphic succession of the Thor–Odin Culmination is completely transposed by penetrative isoclinal folds with amplitudes from microscopic (<1 mm) to regional (10’s km). Lower structural levels are occupied by Proterozoic gneisses and migmatites of the Monashee basement assemblage. These are infolded with overlying metasedimentary rocks of the Monashee cover assemblage, which are Proterozoic to possibly Paleozoic in age. The basement and cover assemblages were subsequently intruded by Eocene granitic pegmatite, aplite and lamprophyre dykes. Regional metamorphism of the basement and cover assemblages reached upper amphibolite to lower granulite facies. The northeastern portion of the Thor–Odin Culmination of the Monashee Complex contains a suite of structures and fabrics, which are classified into four sets, based on their interpreted kinematic significance. These are: 1) transposition related structures (DT); 2) open, upright folds (DO); 3) exhumation related structures (DE); and 4) brittle faults (DB). Each successive set of structures exerted a control on the geometry of the next set. The large-scale geometry of the culmination is an interference structure between DT folds, a DE arch and high-strain zones, and a DB brittle horst. Early, DT fold style varies from intrafolial isoclinal “mature” style folds to upright or inclined asymmetric “immature” folds. This continuum of fold styles, along with evidence of anticlockwise rotation (looking down a vertical axis toward the shear plane) of fold axes and lineations is interpreted as being a result of penetrative triclinic non-coaxial flow. DO upright, symmetrical folds overprint early structures and fabrics, but are only preserved at low structural levels in the culmination where the DE coaxial stretching overprint is weak. DE normal shear bands and boudins overprint all earlier structures. A complex high-strain zone, the Thor–Odin High-Strain Zone, outcrops at high structural levels and along the margins of the culmination. The Thor–Odin High- Strain Zone developed as a result of material moving away from the crest of the culmination, outwards toward the flanks. Eocene brittle faults (DB) and fractures within the Thor–Odin Culmination of the Monashee Complex are divisible into three distinct sets. Initial 340–010º trending strikeslip faults (Set 1) were locally overprinted and reactivated by normal faults with a 325– 020º trend (Set 2). A third set of 255–275º trending fractures (Set 3) are interpreted as conjugates to Set 1, reactivated as transfer faults to the Set 2 normal faults. Large regional faults weather recessively forming topographic lineaments that transect the Monashee Complex. The Victor Creek Fault defines one such lineament. Detailed mapping within the northern Thor–Odin Culmination, reveals piercement points (fold hinges) on the east side of the fault, which are not readily matched on the west side. The minimum displacement required on the Victor Creek Fault to down-drop the fold hinge below the level of exposure on the west side is 1370 m, assuming normal down-to-the west displacement. However, the geometry of the fault is consistent with a Set 1 dextral strike-slip fault. Matching the piercement points in the study area with possible equivalents to the north indicates 55–60 kms of dextral strike-slip displacement. The Monashee Reflection (MR) is a major crustal-scale, cross-cutting reflection appearing on two mutually perpendicular Lithoprobe seismic profiles in the southern Omineca Belt of the Canadian Cordillera. It has previously been interpreted as the downplunge extension of an arched regional ductile thrust fault, the Monashee Décollement, and is described as separating the Monashee Complex from the overlying Selkirk Allochthon. Recent mapping demonstrates that this boundary is not a discrete ductile thrust, but rather transposed and gradational. Overprinting the transition zone is a complex, outward-dipping, normal, structure; the Thor−Odin High-Strain Zone. Three alternative 3-D geometric models have been developed for the MR in order to project the reflection to the surface. The favoured model correlates the surface trace of the Thor−Odin High-Strain Zone with MR. Normal shear sense kinematics are interpreted for the MR based on: 1) the overall geometry and asymptotic relationship between the MR and reflections in the hanging wall and footwall; 2) offset of metamorphic and geochronological gradients, consistent with an extensional zone, rather than with thrust fault interpretation and 3) the cross-cutting nature of the MR is consistent with normal structures throughout the region.

La thèse cherche à caractériser les types de fluides à différents niveaux structuraux et types de déformation. Les résultats de la Sierra Bédar indiquent le rôle d'une saumure enrichie en métaux lors des derniers stades de circulation au sein de la croûte ductile dans un domaine encore isolé des fluides de surface. Cette saumure est plus diluée à l'est dans la Sierra Almagrera et où l'impact du système décrochant va devenir de plus en plus important avec du volcanisme et de nombreux gisements. Dans le domaine fragile, des veines de quartz enregistrent des fluides de surface. Suivent des veines de quartz indiquant la réapparition des fluides métamorphiques sous-jacent. La formation de veines de sidérite-pyrite-galène-barytine montre de plus forte salinité et des rapports Cl/Br indiquant la contribution d'une autre source de saumures secondaires issues cette fois des évaporites messiniennes. Le décrochement a modifié le compartimentage de part et d'autre de la transition fragile-ductile / This thesis aim at characterizing the types of fluids concerned structural levels and style of deformation. Results from Sierra Bedar point out the role played by metal-rich brines during late stages of fluid flows within the ductile crust within a domain was still isolated from surficial fluids. Brine concentration drop in the eastern Sierra Almagrera which was progressively more impacted by the major transcurrent system with volcanism and metal ore deposits. At reaching the brittle domain, quartz veins trapped surficial fluids. Soon after, quartz veins indicating the return of metamorphic fluids. Following siderite-pyrite-galena-barite veins display higher salinities and Cl/Br ratios indicate the contribution of another secondary brine coming from early Messinian evaporites. This major transcurrent tectonics clearly modified the partitioning on both sides of the brittle-ductile transition