L'objectif de cette thèse est de caractériser les principales étapes de l'exhumation d'unités métamorphisées à haute pression, dans un contexte de subduction continentale profonde de la plaque européenne plongeant sous la plaque apulienne. Les cibles choisies sont les massifs de Vanoise Sud et d'Ambin (Zone Briançonnaise Interne des Alpes Occidentales). Ils renferment des unités de socle et de couverture, ayant toutes été métamorphisées à haute pression.<br /><br />Notre travail de terrain permet de cartographier en détail les macrostructures (schistosités, linéations, plis, bandes de cisaillement), et de proposer un calendrier des déformations. L'étude des microstructures, associée à l'analyse pétrologique des phases minérales, nous permet de définir les assemblages minéralogiques développés à chaque étape de déformation (D1, D2). Les estimations thermo-barométriques, couplées aux datations Ar-Ar in situ sur phengite (inédite dans les deux massifs), nous permettent de reconstituer dans un espace Pression-Température-temps-déformation, les principales étapes de l'exhumation des unités de socle et de couverture :<br /><br />- Une première phase alpine (D1) se développe dans le faciès des Schistes Bleus vers 50 Ma, et correspond au début de l'exhumation des unités subductées. Dans le massif de Vanoise Sud, nous montrons un fort contraste métamorphique entre les unités de socle (17kbar-480°C) et de couverture (11kbar–300°C). Nous l'interprétons comme la conséquence d'un découplage précoce au cours de l'enfouissement, en relation avec les cisaillements syn-Schistes Bleus à vergence NW.<br /><br />- L'événement D2 débute à 43 Ma dans le faciès des Schistes Bleus de bas grade, et se poursuit dans le faciès des Schistes Verts. L'événement cisaillant majeur à vergence est (C2) débute à 37 Ma et atteint son paroxysme à 34 Ma. D2 est associé à un réchauffement généralisé dans l'ensemble de la pile structurale (+100°C), qui permet d'atteindre le pic thermique (530°C-7kbar dans le socle, et 350°C–6kbar dans la couverture).<br /><br />- En Vanoise Sud, les unités de socle et de couverture sont juxtaposées autour de 30 Ma, à la faveur des cisaillements vers l'Est (3-4kbar-350°C). Nous repoussons la limite des dernières déformations ductiles à 28 Ma (3kbar-300°C).<br /><br />- L'exhumation tardive des unités se produit dans le domaine cassant, en trois étapes :<br />(i) entre 28 et 20 Ma : vitesses élevées atteignant 1.5 km/Ma.<br />(ii) entre 20 et 5 Ma : les unités stationnent à 3km de profondeur (période de stabilité thermique, vitesse de refroidissement = 1°C/Ma).<br />(iii) depuis 5Ma, nouvelle accélération de l'exhumation (0.6 km/Ma).

Les dômes métamorphiques extensifs formés en contexte post-orogénique sont parfois associés à des bassins sédimentaires développés durant leur exhumation le long de zones de cisaillement d'ampleur crustale. A partir de l'exemple des Cordillères Bétiques (Sud de l'Espagne), qui figurent parmi les terrains idéaux pour l'étude de l'exhumation des roches métamorphiques, cette thèse vise à établir un modèle géodynamique accompagné d'un calendrier cinématique intégrant à la fois les phénomènes superficiels (les bassins) et profonds (les roches métamorphiques). Elle repose sur l'analyse de deux enregistrements de la déformation crustale: celui des bassins sédimentaires, dont est tirée la subsidence tectonique (subsidence en fonction du temps, S-t), et celui des roches métamorphiques (chemins pression – température – temps, P-T-t); leurs histoires étant intimement liées au fonctionnement des zones de cisaillement extensives (Ε). Le but est ici, d'une part, de répondre à une problématique régionale, en comparant les enregistrements de ces deux marqueurs témoignant d'une cause unique, l'extension post-orogénique et la formation de la mer d'Alboran, et d'autre part, de proposer un modèle méthodologique. La première partie de cette thèse vise à lire et contraindre la déformation du substratum au travers de l'enregistrement sédimentaire de deux bassins situés au toit d'un accident majeur à partir de l'histoire de leur subsidence (articles 1 et 2). Ces bassins sont nés d'une extension méridienne synchrone de l'exhumation finale des dômes métamorphiques, au moins en partie réalisée par un étirement crustal E-W. La subsidence démarre au Serravallien et se poursuit jusqu'au Tortonien supérieur avant une phase d'inversion tectonique, il y a environ 8 Ma. La seconde partie, principalement structurale (article 3), tente d'expliquer le paradoxe apparent de ces deux directions d'extension perpendiculaires, en étudiant l'évolution de la déformation du mur des zones de cisaillement. Une succession continue de cinq stades de déformation est reconnue, intégrée dans un modèle structural de l'exhumation des roches métamorphiques. Les dômes de la Sierra de los Filabres et de la Sierra Alhamilla se sont formés dans le contexte d'un étirement E-W sous un détachement majeur avec un cisaillement vers l'Ouest. Leur structuration est visible dans les derniers stades de la déformation dès que la zone de cisaillement entre dans le faciès des Schistes Verts. La formation de ces dômes d'axe E-W contrôle l'extension, localement N-S et la formation des bassins dans la croûte supérieure. La troisième partie apporte de nouvelles contraintes à la fois en « Pression-Température » et en « temps » qui permettent de préciser le calendrier du modèle précédent (articles 4 et 5). Ainsi, les trois unités métamorphiques constitutives des dômes métamorphiques étudiés font-elles l'objet de l'utilisation conjointe de différentes méthodes de quantification P-T, apportant des résultats totalement nouveaux. Le volet radiochronologique de l'étude apporte les contraintes temporelles nécessaires à l'intégration des résultats à toutes les échelles. Il s'agit de datations 39Ar/40Ar in-situ par ablation laser des phengites en fonction de leur position structurale et de leur composition. Il est donc possible de dater les différents points du chemin P-T-t. Le maximum de pression (20 kbar pour l'unité de Bédar-Macael et 14 kbar pour l'unité de Calar Alto) est atteint avant 30 Ma, vraisemblablement vers 40 ou 50 Ma. L'exhumation post-orogénique rapide commence alors vers 30 Ma. Elle est réalisée le long d'un chemin isotherme jusque vers 19 Ma, puis le long d'un gradient HT-BP jusqu'à 8 Ma environ, la transition cassant-ductile étant traversée vers 14 Ma. Enfin, dans une dernière partie, ces résultats sont synthétisés et intégrés à des échelles de temps et d'espace croissantes depuis celle des bassins sédimentaires jusqu'à celle de l'évolution de la Méditerranée Occidentale (évolution 3-D de portions de lithosphère) en passant par l'échelle des dômes métamorphiques. L'intégration à l'échelle de la chaîne (prenant en compte le complexe Alpujarride) et de la Méditerranée Occidentale, est discutée dans l'article 6.