Ao capturar a assinatura regional da exumação de uma área fonte, a termocronologia de sedimentos detríticos modernos tem se provada bem sucedida para revelar as taxas e estilos da orogênese. Nós aplicamos essa técnica a uma serra pequena de alto relevo na região do Caribe, no norte da Colômbia, denominada Sierra Nevada de Santa Marta, onde os padrões da orogênese no Cenozoico permanecem obscuros. A serra de Santa Marta é a montanha costeira mais alta da Terra, com elevações superiores a 5,8 km, apenas a 40 km do Mar do Caribe. A idade e os fatores controladores da formação dessa topografia abrupta são vagamente compreendidos. Novos dados de TFA e U-Th/He obtidas de areia fluvial de oito bacias hidrográficas que drenam o flanco oriental da serra, juntamente com uma compilação das idades publicadas, nos permitem determinar três pulsos de exumação abrangendo o Cenozoico: um pulso precoce durante o Paleoceno-Eoceno (60-45 Ma), associado ao caimento para leste da Cordilheira Central-Serra de Santa Marta, área antigamente adjacente, e que foi desencadeada por colisão de crosta oceânica ao longo do oeste da Colômbia; um episódio tardio no Oligoceno-Mioceno (25-20 Ma) de exumação tectônica associada à abertura do Vale do Baixo Magdalena, e um pulso tardio no Mioceno médio (16-10 Ma) relacionado à migração para leste da deformação em direção às bacias de Cesar Rancheria e a Serra de Perijá, e possivelmente relacionadas à reativação contracional da falha de Santa Marta-Bucaramanga. Enquanto a assinatura de exumação do Paleoceno-Eoceno é preservada principalmente nas bacias hidrográficas ao nordeste e a assinatura do Mioceno médio no sudoeste, o Oligoceno-Mioceno ocorre de forma generalizada. A modelagem termocinemática tridimensional calibrada com os dados bedrock disponíveis e os detríticos obtidos no presente estudo documentam exumação assimétrica com taxas integradas para o Cenozoico de até 0.26 km/My na margem ocidental e menores de 0.14 km/My para o leste. As taxas de exumação derivadas apenas da modelagem de dados sugerem uma aceleração de exumação após o Mioceno. / By capturing the regional signature of source rock exhumation, detrital thermochronology of modern sediments has proven successful in revealing the rates and styles of orogenesis. We applied this technique to a small, high relief mountain range in the Caribbean realm in northern Colombia, the Sierra Nevada de Santa Marta, where the patterns of Cenozoic mountain building remain unclear. The Santa Marta range is the highest coastal mountain on Earth, with summit elevation in excess of 5.8 km, only 40 km inland to the Caribbean Sea. The age and controlling factors for the formation of such abrupt topography remain loosely understood New AFT and U-Th/He data from river sand samples of eight catchments draining the eastern flank of the range together with a compilation of published ages, allow us to three exhumation pulses spanning the Cenozoic: An early pulse during the Paleocene-Eocene (60-45 Ma) associated to eastward tilting of the formerly continuous Cordillera Central-Santa Marta range triggered by collision of an oceanic crust along western Colombia; a late Oligocene-Miocene (25-20 Ma) episode of tectonic exhumation associated to opening of the Lower Magdalena Valley, and a late pulse at the middle Miocene (16-10Ma) related to eastward migration of the deformation towards the Cesar Rancheria basins and the Perijá Range, and possibly related to contractional reactivation of the Santa Marta-Bucaramanga fault. Whilst the Paleocene-Eocene exhumation signature is mainly preserved in the northeastern catchments and the middle Miocene in the southwestern ones, the Oligocene- Miocene is ubiquitous to all them. Three-dimensional thermokinematic modeling calibrated, with available bedrock and our new detrital thermochronometric data document asymmetric exhumation in the Cenozoic with integrated rates of 0.26 km/my in the western margin and below 0.14 km /my to the east. Exhumation rates derived from modeling suggest a post-Miocene acceleration of exhumation.

Orientador: Peter Christian Hackspacher / Banca: Antonio Roberto Saad / Banca: Francisco José Fonseca Ferreira / Banca: Gilmar Vital Bueno / Banca: Sandro Guedes de Oliveira / Acomapnah 4 mapas anexos / Resumo: A evolução do Arco de Ponta Grossa relaciona-se aos diversos eventos de reativação da Plataforma Sul-americana no sudeste brasileiro a partir do Cretáceo Inferior. A análise multi-métodos dos traços de fissão em apatita e zircão no eixo central do Arco de Ponta Grossa permitiu identificar períodos de exumação nas seguintes épocas: (1) Cretáceo Inferior (idades de traços de fissão em zircão entre 138 ± 51 Ma e 107 ± 22), relacionado aos processos tectônicos, magmáticos e de exumação do evento de ruptura do Gondwana Sul-Ocidental; (2) Cretáceo Superior (idades de traços de fissão em zircão entre 90 ± 14 Ma e 69 ± 21 Ma; e idades de traços de fissão em apatitas entre 74 ± 14 Ma e 66 ± 2 Ma), relacionado ao alçamento do embasamento cristalino como resposta à uma anomalia térmica causada pela passagem da Pluma de Trindade sob o sudeste brasileiro, e conseqüente geração tectônica de relevo e erosão que forneceu sedimentos para as bacias de Santos e do Paraná; (3) Cretáceo Superior - Paleoceno Inferior, evento tectônico relacionado a um soerguimento regional que resultou no alçamento e erosão das bordas das bacias da Plataforma Sul-americana, em especial a Bacia do Paraná. Este evento também é associado ao tectonismo gerador das bacias do Rifte Continental Sudeste do Brasil, no segmento central; (4) Oligoceno-Mioceno (idades de traços de fissão em apatitas entre 26 ± 3 Ma e 14 ± 2 Ma) há o registro da mais recente reativação das zonas de falha NW, em especial a Zona de Falha de São Jerônimo-Curiúva, associada ao rearranjo do campo de tensões neste período, e conseqüente erosão das porções de rocha, que marca o início da sedimentação no segmento sul do Rifte Continental Sudeste do Brasil, composto pela Bacia de Curitiba, grábens de Guaraqueçaba, Sete Barras e Cananéia; e as formações Pariqüera- Açu e Alexandra... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The evolution of Ponta Grossa Arch is genetically related to the post-rift reactivation of the South American Platform since Early Cretaceous. Apatite and Zircon lowtemperature thermochronology analysis in Ponta Grossa Arch provided the following interpretations: (1) Zircon fission-track ages between 138 ± 51 Ma and 107 ± 22are related to the tectonic, magmatic and exhumation processes occurred during the Gondwana breakup in Early Cretaceous; (2) Zircon fission-track ages between 90 ± 14 Ma and 69 ± 21 Ma, and apatite fission-track ages between 74 ± 14 Ma and 66 ± 2 Ma are evidenced the basement uplift as a response of thermal anomaly induced by Trindade plume since this time, as also evidenced in other areas of SE-Brazil during Late Cretaceous. The resulting highlands were the main source-area for the Coniacian-Maastrichian sediments of the Santos (Santos formation) and Paraná (Bauru Group) basins; (3) Between Late Cretaceous and Early Paleocene, the tectonic processes caused uplift and erosion of the Paleozoic interior basins, specially the Paraná Basin. At this time, preexisting shear zones were reactivated, formed the Continental Rift Basins of SE Brazil and continental sediments were deposited in these basins at the northern part of the study-area during this time; (4) During Oligocene to Miocene, apatite fission-track ages between 26 ± 3 Ma and 14 ± 2 Ma indicate the youngest reactivation of the NE-SW Precambrian shear zones and consequent exhumation of high elevated area. The origin of the Continental Rift Basins of SE Brazil in the study area (Curitiba basin, Guaraqueçaba, Sete Barras and Cananéia Grabens, and Pariquera-Açu and Alexandra formations) is probably related to the movement along NWSE trending fault zones (São Jerônimo-Curiúva Fault Zone). Thermal histories evidenced local and sea base-level stability and peneplanation processes caused dissection in highelevated areas. / Doutor

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 Alpes sont classiquement décrites comme étant une chaîne de collision type. Cependant les données métamorphiques et géochronologiques montrent que l'essentiel de l'histoire des Alpes s'est déroulée en contexte de subduction. La subduction continentale est responsable de la formation de unités cristallines internes en raison du réchauffement au sommet de la lithosphère subduite, comme le montre les modèles thermique 1D et thermomécanique 2D élaborés dans cette étude. Ces modèles permettent de quantifier l'angle et la vitesse d'une subduction à partir des données Pression - Température des unités écaillées durant celle-ci. Ces estimations permettent de reconstruire la géométrie 3D et l'évolution de la subduction Alpine, permettant de valider un nouveau modèle d'exhumation~: l'extension associée au retrait de la subduction. Des modèles paléogéographiques permettent d'imager ce modèle d'exhumation, mettant en évidence le synchronisme de l'exhumation, du retrait de la subduction.

Les Massifs du Grand Paradis, de Dora-Maira et du Mont Rose représentent le socle continental le plus interne des Alpes occidentales, et sont situés en fenêtre sous les unités éclogitiques d'origine océanique (Océan Liguro-Piémontais). Ce socle continental est associé à la partie la plus distale de la paléomarge européenne. Cette étude structurale et métamorphique est basée sur une nouvelle carte géologique au 1/25000ème levée dans la partie Nord du massif du Grand Paradis, dans la vallée de Cogne. La vallée de Cogne présente 3 vallées approximativement perpendiculaires à la direction principale des différentes structures et limites lithologiques, avec un dénivelé d'environ 2300 mètres qui permet de belles observations et la réalisation de coupes géologiques de grande qualité. Cette partie Nord du massif du Grand Paradis est un objet idéal pour étudier la géométrie et la cinématique de la déformation Alpine.<br />On distingue deux principales unités au sein du massif du Grand Paradis:<br />L'unité du Money est essentiellement constituée d'un orthogneiss (Erfaulet), intrusif dans une épaisse séquence de métasédiments (métaconglomérats et micaschistes graphiteux d'âge Permo-Carbonifère). Deux stades de déformation sont identifiés au sein de l'unité du Money, (i) La première déformation est préservée au sein de microlithons, il s'agit d'une schistosité (SA1) microplissée (ii) la deuxième est représentée par un pli isoclinal d'échelle kilométrique associé au développement d'une nouvelle schistosité (SA2). La première schistosité (SA1) est définie par le développement de paragenèses de haute pression (grenat-chloritoïde), alors que la seconde schistosité se développe dans le faciès des amphibolites à albite-épidote-chlorite. Ces deux phases de déformation sont associées à la phase alpine, aucune relique pre-Alpine n'a été identifiée au sein de cette unité. Une zone mylonitique (EE') présentant des bandes de cisaillement indiquant un sens de cisaillement top vers l'ouest marque le contact entre l'unité du Money et l'unité du Grand Paradis.<br />L'unité du Grand Paradis est essentiellement constituée d'orthogneiss dérivant de granitoïdes porphyriques d'age tardi-varisque et de métasédiments présentant des reliques pré-Alpines de métamorphisme de haute température. Certains volumes ne présentent aucune déformation. Les paragenèses éclogitiques sont seulement préservées au sein de rares lentilles de métabasites et au sein de certains micaschistes. Les estimations des conditions P-T donnent 620°C, 6 kbar pour l'événement pré-Alpin et de 490°C, 18-20 kbar pour le pic en pression du stade Alpin. Certaines éclogites présentent des linéations indiquant une déformation ductile de haute pression de direction N-S. Mais le principal épisode de deformation a lieu à des pressions plus faibles (albite-épidote amphibolite facies). Une zone de cisaillement d'échelle régionale (DD') permet de diviser l'unité du Grand Paradis en deux sous-unités. Les nombreux contacts tectoniques identifiés au sein du massif du Grand Paradis (DD' EE') permettent de dupliquer le socle continental en plusieurs sous-unités aux histoires métamorphiques contrastées. Les critères cinématiques indiquent que ces différents contacts tectoniques sont des chevauchements à vergence ouest. Le dôme du Grand Paradis est donc un grand antiforme de nappe se mettant en place dans le facies des amphibolites à albite-épidote.

La compétition entre les processus internes et externes contrôle l'évolution des surfaces continentales à l'échelle des temps géologiques. La topographie et le réseau de drainage actuels des Cordillères Bétiques apparaissent comme transitoires (surfaces aplanies sommitales, knickpoints) impliquant que la réponse érosive du système géomorphologique n'a pas encore contrebalancé les dernières étapes de surrection. L'exhumation des zones internes montre un épisode d'aplanissement majeur de la topographie à une altitude proche du niveau marin entre ~ 17 et 8 Ma. Certaines de ces surfaces sont préservées de l'érosion en altitude. Les rivières montrent une incision relativement mature dans les sierras orientales initiée lors de l'inversion tardi-miocène, et une surrection régionale plus récente reliée à de la topographie dynamique. Le raccourcissement post-tortonien dans les zones internes est faible (~ 5 km) tandis que la déchirure E-W de la lithosphère ibérique depuis la fin du Miocène entraîne un soutien mantellique permettant d'expliquer les hautes topographies orientales. A l'ouest, la lithosphère ibérique subit la traction du panneau plongeant impliquant une topographique moyenne plus basse. L'implication de ces processus engendre une forte composante non-isostatique de la topographie. La géométrie de la déchirure de la lithosphère ibérique permet d'expliquer l'instabilité de la ligne de partage des eaux séparant les versants atlantique et méditerranéen. Le rajeunissement du relief bétique et la réorganisation dynamique du réseau de drainage suggère une surrection brève et récente (quelques Ma) rattachée à un fonctionnement discontinu de la déchirure de la lithosphère. / Competing between internal and external processes controls the evolution of continental surfaces at geological time scale. The topography and associated drainage network of the Betics are transient (summit surfaces, knickpoints) implying that the erosional response of the geomorphic system hasn’t counterbalanced the last stages of uplift yet. Exhumation history of the internal zones shows a major planation event near sea level between ~ 18 and 7 Ma. Some of these surfaces are preserved from erosion at the summit of several sierras. Rivers in the eastern sierras show relatively mature incision pattern initiated since the Late Miocene inversion. At the regional scale the drainage network shows a more recent uplift related to dynamic topography. Post-Tortonian shortening in the Internal Zones is low (~5 km) whereas E-W tearing of the Iberian lithosphere since the Late Miocene has led to an important mantle support of the eastern topography. To the west, Iberian lithosphere is pulled by the slab and the mean topography above is deflected. These deep processes are responsible for an important non-isostatic component of the Betics topography. The tear geometry of the lithosphere beneath the Betics can explain the instability of the main divide (Atlantic/Mediterranean). Rejuvenation of the relief and the dynamic reorganization of the rivers suggest a brief and recent uplift (few Ma) related to a discontinuous tearing of the lithosphere.

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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.

This thesis concentrates on a detailed field and structural analysis of the Podolsko complex, Moldanubian unit, Bohemian Massif, complemented by a microstructural study and analysis of magnetic susceptibility (AMS). The Podolsko complex occupies the footwall of a major Variscan normal shear zone and is juxtaposed against the southern to southeastern margin of the Central Bohemian Plutonic complex. During the field work, more than 160 outcrops were examined, the AMS samples were taken at 25 stations, and samples for microstructural studies were taken from 12 localities. On the micro-scale, leucocratic migmatites contain abundant garnet grains which may represent relics of an earlier (ultra-)high preassure metamorphic phase. Retrogression is obvious in other samples of biotite migmatites of the Moldanubian Variegated unit. The retrogression is marked by the presence of sillimanite and chlorite. The main tectonometamorphic event in the Podolsko complex is extensive migmatization coeval with formation of pervasive flat-laying fabric. This is corroborated by the AMS study which indicates concordant steep to flat-laying magnetic and mesoscopic foliations striking NNW-SSE. The AMS also shows that the subhorizontal N-S to NNW-SSE trending magnetic lineations in the Podolsko complex correspond to those in the...