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.

Les dômes métamorphiques extensifs associés à des zones de détachement ont été identifiés dans le Basin & Range (U.S.A.) à la fin des années 70. Ces structures résultent de l'extension d'un domaine crustal épaissi et thermiquement relaxé, autrement dit d'une extension post-orogénique. Les détachements présents en surface sont considérés comme des failles normales ou des zones de cisaillement à faible pendage séparant le dôme métamorphique d'une unité de croûte supérieure cassante. En profondeur, ces dômes se caractérisent par une géométrie planaire du Moho. Pour comprendre les relations entre l'exhumation du dôme, la formation d'un détachement et la géométrie planaire du Moho, des modèles numériques et analogiques ont été réalisés en se basant sur l'idée simple d'une extension post-orogénique, comme condition générale favorable à la formation des dômes métamorphiques. Le développement des dômes se caractérise par deux étapes majeures : une instabilité en striction de la croûte supérieure fragile et l'amplification du dôme, accommodée par l'écoulement de la croûte ductile en profondeur. Le processus d'exhumation et d'écoulement en profondeur s'étend sur de larges distances (de l'ordre de la centaine de km), impliquant une extension régionale. L'analyse de la déformation des dômes montre que les détachements ne sont pas créés en tant que tels dès le début de l'extension, mais qu'ils résultent d'un processus de localisation de la déformation, lors de l'amplification du dôme. Il est donc proposé que les détachements ne soient donc pas la cause mais plutôt la conséquence de l'exhumation des dômes métamorphiques. La détermination de l'épaisseur crustale à partir des données gravimétriques du domaine égéen a permis d'analyser les effets du comportement de la croûte ductile sur un exemple concret. Trois provinces se distinguent en termes d'épaisseur crustale : le Nord Egée, la Mer de Crête et les Cyclades avec une moyenne de 25 km à l'échelle régionale. Depuis l'Oligo-Miocène, l'extension du domaine égéen résulte d'un effondrement gravitaire post-orogénique, dû au retrait vers le sud de la zone de subduction sud-hellénique. Cette extension est responsable d'un amincissement proche de 100% de la croûte continentale, par écoulement de la croûte ductile à grande échelle, et de la formation des dômes métamorphiques observés en particulier dans les Cyclades. L'extrusion récente de l'Anatolie, depuis 5 Ma, a modifié le style de déformation dans le Nord Egée, tandis qu'en Mer de Crête, l'extension semble toujours principalement contrôlée par la migration de la zone de subduction. Entre ces deux zones d'extension récente, le domaine des Cyclades se comporte comme un bloc rigide.

Les dômes métamorphiques portent les marques d'un hydrothermalisme intense concomitant de leur exhumation de long de grandes zones de cisaillement crustales. Sur l'exemple du détachement de l'île de Tinos (Cyclades, Grèce), nous proposons une approche qui combine géologie structurale et techniques analytiques de pointe, pour contraindre l'origine et les modalités de circulation des fluides responsables du métasomatisme. Une succession continue de veines métamorphiques, ouvertes durant l'évolution de la déformation depuis le domaine ductile jusqu'au domaine cassant, est identifiée dans le mur du détachement. Chaque stade d'ouverture occasionne la précipitation de quartz et de calcite. Le fractionnement isotopique de l'oxygène des couples quartz-calcite précipités à la transition fragile-ductile, mesuré à la sonde ionique, passe de 2 à 5 ‰ dans une frange de 50 m vers la faille, soit une chute de température de ~150 °C. Le ?18O de l'eau en équilibre avec ces couples passe de 15 à 0 ‰ dans cette même frange. Seules des circulations convectives de fluides surfaciques peuvent expliquer ces variations thermiques et isotopiques. Un profil isotopique réalisé dans l'ombre de pression d'une pyrite montre une chute brutale du ?18O de 3 ‰, entre deux maxima. Les inclusions fluides piégées dans des ombres de pression similaires, synchrones du cycle isotopique, montrent une forte fluctuation des isochores de stabilité. Les données isotopiques et microthermométriques, qui suggèrent une arrivée cyclique de fluides superficiels conjointe à des variations de la pression des fluides, concordent point à point avec les modèles de pompage sismique en domaine ductile initiés par la zone sismogénique sus-jacente. Enfin, une comparaison des spectres infrarouge d'inclusions fluides piégées en faciès schiste vert et schiste bleu permet d'évaluer les propriétés mouillantes des fluides métamorphiques. A 400 °C, le pic d'absorption des liaisons OH des fluides piégés dans les inclusions schiste bleu est situé à 3475 cm-1, tandis que celui des fluides schiste vert est à 3585 cm-1. Plus fort est le nombre d'onde, plus l'agencement des molécules d'eau est désordonné, occasionnant des tensions d'interface fluide-grain faibles. Les fluides du faciès schiste vert ont donc une capacité à connecter la faible porosité des roches métamorphiques très supérieure à celle des fluides schiste bleu, et peuvent infiltrer le mur du détachement en cours d'exhumation, auparavant en système clos. Ces interprétations permettent de proposer un modèle global de circulation à tous les étages d'un détachement, commandé –dans l'ordre de profondeur croissante- par la convection thermique, les cycles sismiques et la migration diffuse. Ce modèle synthétique résout le paradoxe qui consiste à introduire des fluides surfaciques -à pression hydrostatique- dans une croûte inférieure ductile à pression de pores lithostatique.