Depuis plusieurs années, les techniques d'analyse en spectrométrie ont été de plus en plus perfectionnées permettant le développement de géo-chronomètre de courte durée de vie (τ1/2) telle que le système de l'26Al-26 Mg (τ1/2 = 0,73 Ma). Cette thèse avait comme objectif de développer le système de l'26Al-26 Mg au laboratoire G-Time (ULB) afin de l’utiliser pour dater de manière précise des événements de différentiation planétaire. La première partie de cette thèse est donc dédiée au développement de la méthode de purification chimique et des techniques d'analyse de spectromètre de masse (MC-ICP-MS Nu-plasma et Neptune) nécessaires à l'analyse des rapports isotopiques du Mg. La seconde partie est dédiée à l'application de ce système isotopique sur des échantillons de météorites, démontrant la performance de ce géo-chronomètre comme outil pour la datation du système solaire précoce.Les howardites-eucrites-diogénites (HED) sont une série de météorites ignées connues pour être issues de l'astéroïde Vesta. Les datations réalisées avec le système isotopique de l'26Al-26Mg ont permis d'apporter des informations concernant la formation et l'évolution de cet astéroïde durant les tous premiers millions d'année du système solaire. Des isochrones sur roches totales ainsi que sur minéraux séparés ont été réalisées sur les eucrites (basaltiques et cumulatives) et sur les diogénites, indiquant une séquence temporelle claire. Les eucrites basaltiques sont plus anciennes que les eucrites cumulatives, et les diogénites représentent le groupe le plus jeune provenant de Vesta. Un âge modèle a également été déterminé, estimant la différenciation de Vesta à 2,8 ± 0,4 Ma après la formation du système solaire. Les uréilites sont des achondrites ultramafiques considérées comme issue d'un corps parent qui a été détruit très tôt dans l'histoire du système solaire. Les datations obtenues sur ces météorites auraient dû permettre d'apporter des informations sur l'évolution précoce de cet objet qui aujourd'hui n'existe plus. Inversement aux HED, aucune isochrone (roches totales ou minéraux séparés) n'a pu être obtenue. Seul un âge modèle permet d'évaluer la différenciation du corps parent des uréilites à 0,8 ± 0,5 Ma après la formation du système solaire. D’autres systèmes isotopiques (Δ17O, δ25Mg, δ56Fe, δ66Zn) ont également été utilisés pour essayer de mieux comprendre la complexité de ce groupe de météorites. / Option Sciences de la terre et de l’environnement du Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les sous-provinces de La Grande et d'Opinaca sont un couple comprenant un ensemble volcano-plutonique (La Grande) auquel est adjoint au sud une sous-province méta-sédimentaire de plus haut grade métamorphique (Opinaca). Il s'agit d'une association typique du Supérieur archéen, avec certaines particularités géométriques et métamorphiques. Alors que l'accrétion d'un prisme sédimentaire est une interprétation géodynamique favorisée, des environnements extensifs ont également été proposés. Des bandes méta-sédimentaires semblables de part et d'autres du contact permettent leur étude tectonométamorphique comparative par pétrographie, géochronologie et thermobarométrie. L'analyse de zircons détritiques révèle une déposition de sédiments simultanée (<2690-2700 Ma) d'une source dominante ca. 2720 Ma. La sédimentation est rapidement suivie d'un métamorphisme de haute température dans l'Opinaca (M1,750-850°C, <2-3 kbar) et d'un métamorphisme analogue localement attesté dans le La Grande. La fusion partielle s'étend sur 2685-2670 Ma (U-Pb zircon), liée géographiquement et chronologiquement à de l'important plutonisme felsique. La cristallisation du grenat dans l'Opinaca (Lu-Hf 2650 Ma) s'effectue dans un cycle métamorphique postérieur (M2, 700°C, 5-6 kbar), qui n'est pas attestée dans La Grande, impliquant un découplage tectonique. Dans la sous-province de La Grande, des datations de zircon et monazite (U-Pb<2620 Ma) et la croissance de grenat (Lu-Hf 2600 Ma) pointent vers un événement métamorphique tardif (M3,600°C, 5-6 kbar), de plus grande importance que précédemment reconnu. Cette croissance du grenat lors d'évènements secondaires de moins haute température se répercute par un déséquilibre pétrographique etthermodynamique croissant avec le grade métamorphique. Le contexte tectonique impliqué est une dépositionautochtone des sédiments de l'Opinaca et de ses équivalents marginaux du La Grande dans un bassinextensif au-dessus d'une anomalie thermique (M1), suivie d'une fermeture du bassin de l'Opinaca (M2) et d'un enfouissement tardif du La Grande (M3). Tous les évènements recensés post-datent le métamorphisme du socle et des bandes volcaniques. Mots-clés: La Grande, Opinaca, Supérieur, grenat, géochronologie Lu-Hf, géochronologie U-Pb, migmatite, pseudosection, tectono-métamorphisme / The La Grande and Opinaca subprovinces are a couple consisting of a volcano-plutonic ensemble (LaGrande) to which is adjoined a southern juvenile higher grade meta-sedimentary basin (Opinaca). This is atypical association in the Archean Superior craton, but with notable differences regarding geometry andmetamorphic intensity. While accretion of a sedimentary prism is an often favoured geodynamic interpretation,extensional settings have also been proposed. Meta-wacke bands in the La Grande similar to the Opinacamigmatites warrant study of their comparative tectono-metamophic evolution through petrography,geochronology and thermobarometry. Detrital zircon study reveals coeval deposition (<2690-2700 Ma) from adominating ca. 2720 Ma source. Sedimentation was quickly followed by widespread high temperaturemetamorphism in the Opinaca (M1, 750-850°C, <2-3 kbar) and analogous locally attested metamorphism inthe La Grande. Anatexis spanned 2685-2670 Ma (U-Pb zircon), tied both geographically and chronologically toimportant felsic plutonism. Garnet growth in the Opinaca (Lu-Hf 2650 Ma) followed in a posterior distinctmetamorphic cycle (M2, 700°C, 5-6 kbar), unattested in La Grande meta-wackes, implying tectonicdecoupling. In the La Grande subprovince, cryptic zircon and monazite ages (U-Pb <2620 Ma) and garnetgrowth (Lu-Hf 2600 Ma) point to a late metamorphic event of greater importance than previously recognized(M3, 600°C, 5-6 kbar). Growing thermodynamic disequilibrium is observed in pseudosections withprogressively higher peak temperatures, which is interpreted as partial reactivity of M1 parageneses when remetamorphosed to M2 or M3. The tectonic context implied is a non-exotic deposition of the Opinaca and its LaGrande marginal equivalents in an extensional basin over a high heat anomaly (M1) followed by basin closure(M2) and late burial of La Grande rocks (M3). All these events postdate the main metamorphism anddeformation in La Grande basement and volcanic rocks. Keywords: La Grande, Opinaca, Superior, garnet, Lu-Hf geochronology, U-Pb geochronology, migmatite, pseudosection, tectono-metamorphism

L'évolution paléozoïque des Appalaches a été ponctuée par l'obduction d'ophiolites sur la paléo-marge laurentienne durant l'Ordovicien moyen à supérieur. Les travaux présentés dans cette thèse visent à déterminer la nature et la chronologie des phénomènes tectono-sédimentaires associés à cette obduction, tels que préservée au sein de la chaîne taconienne du sud du Québec. Les roches cambriennes-ordoviciennes des Appalaches du sud du Québec sont divisées en deux zones lithotectoniques : les zones de Humber et de Dunnage, qui représentent, respectivement, les vestiges de la paléo-marge laurentienne et du domaine océanique adjacent. Une couverture sédimentaire silurienne-dévonienne, la Ceinture de Gaspé, masque toutefois une partie importante des terrains cambriens-ordoviciens. La zone de Dunnage inclut, d'ouest en est, une ceinture ophiolitique, le Mélange de Saint-Daniel, le Groupe de Magog et l'arc volcanique du Complexe d'Ascot. De nouvelles données stratigraphiques et géochronologiques 40Ar/39Ar et U-Pb sont présentées ici selon le contexte des Appalaches du sud du Québec et du Vermont afin de reconstituer et synthétiser l'évolution lithotectonique de la chaîne taconienne. Les travaux ont été concentrés sur le Mélange de Saint-Daniel et certaines unités sédimentaires et ophiolitiques qui lui sont associées dans les régions de la Beauce et du lac Memphrémagog : le Complexe ultramafique de la Rivière-des-Plante et l'ophiolite du LacBrompton, la Volcanite de Ware, la séquence de la Colline Bunker et le Groupe de Bolton. Le Complexe ultramafique de la Rivière-des-Plante, tout comme l'ophiolite du Lac-Brompton, sont composés de péridotite mantellique harzburgitique recoupée par des intrusions syn-tectoniques de granitoïde à muscovite et biotite. Ces granitoïdes sont interprétés comme résultant de la fusion partielle des roches sédimentaires de la marge continentale laurentienne durant l'obduction des ophiolites. Le Complexe ultramafique de la Rivière-des-Plante est corrélé stratigraphiquement avec les ophiolites de Thetford-Mines, d'Asbestos et de Lac-Brompton, qui sont collectivement interprétés comme faisant partie d'un même segment de lithosphère océanique obductée. Le Mélange de Saint-Daniel repose en discordance sur l'ensemble de ces massifs ophiolitiques et provient en partie de l'érosion des roches ophiolitiques et celles de la marge laurentienne. Cette discordance entaille profondément les ophiolites et atteint localement les unités continentales sous-jacentes. La séquence de la colline Bunker est divisée en un membre sédimentaire et un membre volcanique et, contrairement aux études précédentes, elle est exclue du Mélange de Saint-Daniel. Le membre sédimentaire peut être corrélé avec les roches métasédimentaires de la zone de Humber, tandis que le membre volcanique possède des affinités avec les unités inférieures du Groupe de Magog, ce qui est concordant avec sa position stratigraphique et un âge U-Pb de 455 ± 6 Ma qui a été obtenu pour ses roches volcanoclastiques. Le Groupe de Bolton est constitué de coulées basaltiques interstratifiées dans le Mélange de Saint-Daniel et d'intrusions mafiques qui le recoupent. La Volcanite de Ware est également interstratifiée dans le Mélange de Saint-Daniel, mais celle-ci est principalement de composition felsique. Nos travaux de géochronologie 40Ar/39 Ar sur le Complexe ultramafique de la Rivière-des-Plante et l'ophiolite du Lac-Brompton suggèrent qu'ils ont subi une histoire thermochronologique semblable à celle de l'ophiolite de Thetford-Mines. Suite à la cristallisation de la lithosphère océanique, l'obduction des ophiolites a été marquée par la formation des roches métamorphiques infraophiolitiques entre ca. 479 et 472 Ma, et s'est terminée vers 460-457 Ma, un âge qui correspond aux derniers stades de recristallisation et de déformation ductile dans la nappe ophiolitique et à la sédimentation du Mélange de Saint-Daniel. Nos données soulignent également un diachronisme dans l'abduction des ophiolites entre les régions de la Gaspésie et du sud du Québec, un phénomène qui est possiblement relié à la géométrie irrégulière de la zone de collision. La présence du Groupe de Bolton et de la Volcanite de Ware au sein du Mélange de Saint-Daniel peut être expliquée par un événement de délamination de la plaque subductée durant les stades tardifs de mise en place des ophiolites. Le Groupe de Magog repose sur le Mélange de Saint-Daniel à la faveur d'une discordance et ensemble ils forment un bassin avant-arc syn-collisionnel. Les provenances suggérées par la datation de zircons et muscovites détritiques provenant du Groupe de Magog et de la Formation de Compton (Ceinture de Gaspé) peuvent être entièrement réconciliées avec le contexte péri-laurentien de ces formations sédimentaires. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Appalaches du Québec, ophiolite, tectonique, abduction, mélange, Dunnage, stratigraphie, géochronologie, 40Ar/39Ar, U-Pb

L'apport de contraintes chronologiques absolues sur les différents évènements et processus qui ont modelé la Terre constitue un des défis majeurs dans de nombreux domaines des sciences de la terre et de l'environnement. C'est en particulier le cas pour les bassins sédimentaires qui jouent un rôle économique majeur en étant sources d'importantes ressources naturelles, en particulier en hydrocarbures. L'objectif de cette thèse est de développer la datation absolue des minéraux secondaires carbonatés par la méthode U-Pb. Ces minéraux, quasi ubiquistes dans les réservoirs, témoignent des processus diagénétiques, tectoniques et des circulations fluides qui ont affecté ces systèmes. Au cours de cette thèse, plusieurs développements méthodologiques ont été mis en œuvre avec pour objectifs de repousser les limites de la méthode U-Pb. Des techniques d’analyses innovantes, comme le couplage ablation laser/SF-ICP-MS ou la sonde ionique, ont été testées et ont permis d’accroître de plusieurs ordres de grandeur la résolution spatiale des analyses U-Pb. Ces méthodes, couplées à la méthode plus classique de dilution isotopique ont été appliquées avec succès dans différents contextes d’exploration pétrolière permettant notamment d’apporter des contraintes temporelles sur des éléments clés du système pétrolier, comme le timing de la création/préservation du réservoir ou encore de la migration des hydrocarbures. Les différents résultats obtenus ont permis de dresser une synthèse des contextes les plus favorables à l’application de la méthode U-Pb, et de donner ainsi une vision d’ensemble du potentiel de la datation U-Pb sur carbonates secondaires appliquée aux réservoirs pétroliers. / Absolute chronological constraints on the different events and processes that have shaped the Earth constitute a major challenge in numerous realms in Earth and Environmental sciences. In particular this is the case for sedimentary basins that play a major economic role as being source of important hydrocarbon resources. The objective of this thesis is to develop absolute uranium-lead dating methodology on secondary carbonate minerals. This ubiquitous mineral phase in petroleum reservoirs testifies their complex geodynamic and diagenetic histories. In this study, several developments were implemented in order to circumvent the limits of U-Pb methodology. Innovative analysis techniques such as laser ablation coupled with SF-ICP-MS or ion probe were tested to increase the spatial resolution of the U-Pb analysis by several orders of magnitude. These methodologies coupled to the more traditional isotope dilution was successfully applied in different oil exploration context allowing to bring absolute constraints on key diagenetic events such as creation/preservation of reservoir properties or hydrocarbon migration. The results obtained during this study allowed to draw a synthetic model of the most favorable contexts for U-Pb method and gives an overview of the U-Pb dating potential to secondary carbonates applied to petroleum reservoirs.

Cette étude présente une contribution géochronologique en luminescence à l'évolution géodynamique du nord-ouest du Mexique. L'approche géochronologique est adoptée dans le but d'évaluer la relation entre l'âge des niveaux marins du Quaternaire, le volcanisme et la néotectonique au nord-ouest du Mexique, dans l'état du Sonora. Pour comprendre cette problématique, deux programmes de datation en luminescence optique ont été réalisés. Le premier concerne la datation de six échantillons de terrasses marines, et le deuxième la datation de xénolithes issus de la couche de cendres d'un cratère phréatomagmatique, le Cerro Colorado, au nord-est du massif volcanique du Pinacate. Ce travail poursuit les travaux de thèse d'Etat de Luc Ortlieb, qui a parcouru toute la région du golfe de Californie et étudié les témoins des paléo-niveaux marins. L'hypothèse de Ortlieb est que la côte du Sonora, localisée à proximité du système de faille de San Andreas, n'aurait pas subi de mouvements verticaux majeurs au cours du Quaternaire. Les dépôts littoraux associés aux hauts niveaux marins sont donc estimés pour la plupart d'âge Pléistocène supérieur, soit le sous-stade isotopique 5e, dont les témoins marins sont les mieux préservés, observés et étudiés au monde. Des dépôts évalués plus vieux affleurent en de rares endroits sur la côte. Ils ont été estimés à un âge Pléistocène moyen voire inférieur. La méthode de datation en IRSL sur des feldspaths potassiques extraits des terrasses valide majoritairement des âges correspondant au sous-stade isotopique 5e, à part les sédiments exposés à Bahia Adair (BAA-1), et ceux au sud de Bahia Libertad (BLI-1). Ces deux terrasses révèlent un âge antérieur au sous-stade 5e, soit le stade 7 pour BAA-1, et le stade 9, 11 ou possiblement 13 est estimé pour BLI-1. L'hypothèse de la stabilité relative de la côte du Sonora depuis le Quaternaire est vérifiée puisque la majorité de ces sites sont localisés au niveau de la côte moderne. La deuxième hypothèse concerne le volcan-bouclier du Pinacate, qui expose plusieurs cratères phréatomagmatiques au nord, tels que le Cerro Colorado, tous alignés sur un axe est-ouest. Cet arc représenterait l'ancienne trajectoire du rio Sonoyta, actuellement dévié plein sud. La datation des quatre xénolithes du Cerro Colorado donne des âges situés autour de 105 ka, soit correspondant au milieu du stade isotopique 5 (s.l.). Ces résultats nous indiquent que la démarche utilisée pour la datation est adéquate, et que la remise à zéro du signal de luminescence a pu être effectuée avec ce type de volcanisme. Des problèmes et défis sont identifiés, notamment en ce qui concerne le phénomène du fading, soit une décroissance anormale du signal dans le cristal, qui vont permettre ainsi l'élaboration de nouvelles solutions, et la progression de la méthode de datation en luminescence optique. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : géochronologie (IRSL), terrasses marines, néotectonique, volcanisme, Sonora

Les gîtes porphyriques archéens restent mal connus. On a considéré que leur rareté pouvait être due à des conditions particulières à l'Archéen ou à la profondeur du niveau d'érosion. Les minéralisations à Mo-Cu±Au de Tilly se situent dans la Sous-province de La Grande, faisant partie de la Province du Supérieur. Les minéralisations sont principalement encaissées par une intrusion polyphasée nommée le granitoïde de Tilly, dont la composition varie de tonalite à granodiorite. Cette intrusion a été datée à 2745,8 ± 0,8 Ma par la méthode U-Pb sur zircons. On observe aussi des minéralisations disséminées dans les roches porphyriques à quartz et feldspath ce qui semble indiquer que ces roches ont directement participé à leur genèse. L'âge U-Pb de 2740,3 ± 0,8 Ma obtenu pour un dyke de porphyre est interprété comme étant l'âge d'au moins une partie de la minéralisation. Cet âge présente une bonne correspondance avec les datations de la molybdénite par la méthode Re-Os. La mise en place de la minéralisation est suivie par un épisode de magmatisme tardif daté à 2710 + 4,3/-2,6 Ma. La géochimie démontre que les roches intrusives felsiques de la propriété forment une suite différenciée calco-alcaline. Les roches montrent un enrichissement en terre rares légères ainsi que des anomalies négatives en Nb, Ta et Ti et présentent donc les mêmes caractéristiques géochimiques que les granitoïdes mis en place dans un environnement d'arc magmatique au Phanérozoïque. La minéralisation de Tilly présente une association métallique à Mo-Cu±Au où la molybdénite est le sulfure dominant. On n'observe pas de fluorine dans les zones minéralisées. Les observations de terrain ont permis de distinguer différents styles de minéralisation : (1) les brèches hydrothermales; (2) les réseaux de veines/veinules de type stockwerk; (3) les minéralisations disséminées dans le granitoïde de Tilly; (4) les minéralisations associées aux roches porphyriques; (5) les veines de quartz-molybdénite isolées. Ces minéralisations sont de style comparable à celles observées dans les porphyres à molybdène de type « arc ». L'étude microscopique révèle que l'altération hydrothermale et la minéralisation ne forme qu'un seul et même évènement. La minéralisation se compose principalement de molybdénite, chalcopyrite, pyrite, sphalérite, bornite et de pyrrhotite. On distingue plusieurs assemblages minéralogiques qui lui sont associés : (1) les assemblages à séricite-muscovite-quartz qui représentent l'altération phylliteuse; (2) les assemblages à quartz-microcline-biotite ou biotite-quartz qui représentent l'altération potassique. Bien que ces assemblages minéralogiques soient typiques des gisements porphyriques, les altérations à Tilly se distinguent de celles généralement rencontrées dans ce type de gîte sur plusieurs points : (1) leur faible visibilité sur le terrain; (2) l'absence d'une zone d'altération phylliteuse bien développée; (3) l'absence de zonalité documentée des altérations; (4) le recoupement de l'altération phylliteuse par l'altération potassique; (5) l'absence de relations de recoupement de l'altération potassique par l'altération phylliteuse. Le système de Tilly est comparable aux porphyres phanérozoïques mis en place dans les arcs magmatiques en termes de : (1) géochimie des roches encaissantes; (2) styles de minéralisations et présence de roches intrusives à texture porphyrique; (3) association métallique. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : porphyre, Archéen, molybdène, Baie-James, géochronologie

Au travers de l'étude pétrologique, géochronologique et structurale du dôme éclogitique du Tso Morari (E-Ladakh, Himalaya), les processus d'exhumation des roches de HP-BT sont discutés. La découverte d'éclogites à glaucophane, de métasédiments à jadéite-chloritoïde et de métagranites éclogitisés, implique la subduction du dôme du Tso Morari à plus de 70 km de profondeur (20 ± 3 kbar ; 580 ± 50°C). Son exhumation s'accompagne d'une décompression quasi-isothermale jusqu'à 40-30 km. Puis elle est associée à une augmentation de température (630 ± 30°C), et s'achève dans le faciès des Schistes Verts. Les unités adjacentes au dôme du Tso Morari sont peu métarmorphiques (faciès Schistes Verts ) et de nature différente. La chimie des basaltes montre une origine d'avant arc pour l'ophiolite de Nidar et d'OIB pour les unités de Drakkarpo et Ribil ; les roches basiques du Tso Morari sont au contraire des tholéiites continentales. L'origine indienne du Tso Morari est confirmée par les âges des orthogneisses à 458-457 Ma en Sm/Nd et Rb/Sr. La subduction de la marge indienne, est datée à 60-55 Ma par U-Pb et Lu-Hf. L'exhumation débute rapidement (≥ 4mm.an-1) entre 55 ± 7 Ma (Sm-Nd sur Grt-Gln-RT) et 48-45 Ma (Rb/Sr et 39Ar/40Ar sur des métapélites rétromorphosées), en contexte de subduction. L'exhumation se poursuit plus lentement (≈ 2 mm.an-1) de 48-45 Ma à 30 ± 1 Ma (âges 39Ar/40Ar sur micas), en contexte de collisions. Les structures (D1-D2), liées à l'extrusion verticale du dôme, sont indépendantes de celles des unités adjacentes. La transition entre D1, témoin d'un raccourcissement horizontal, et de D3 associé à du raccourcissement vertical , passe par un régime de déformation en constriction (D2). Les changements pétrologiques, structuraux et géochronologiques sont corrélés à des changements de géométrie à l'échelle des plaques. L'exhumation du Tso Morari débute par extrusion verticale à travers le coin mantéllique serpentinisé, en contexte de subduction continentale oblique. Puis le dôme est exhumé plus lentement à travers la croûte, à la faveur du sous-plaquage du cristallin du Haut Himalaya sous le Tso Morari, provoquant un épaississement crustal important, en contexte de collision. A partir de cette évolution, defférents modèles d'exhymations sont discutés

Au Maroc, de nombreux filons à Pb-Zn-Ag sont encaissés dans des séries paléozoïques recoupées par des granitoïdes tardi-varisques. L'association spatiale de ces filons avec ces intrusions magmatiques a souvent été interprétée comme la preuve d'un lien génétique entre la mise en place des granitoïdes et l'hydrothermalisme minéralisateur. Toutefois, des observations récentes permettraient d'envisager que ces minéralisations puissent être post-hercyniennes, remettant en cause les modèles génétiques, et donc les stratégies d'exploration de ces métaux. Le district polymétallique de Tighza-Jbel Aouam (Maroc central) où des minéralisations à Pb-Zn-Ag sont concentrées autour de petits stocks granitiques est un site privilégié pour étudier les relations spatio-temporelles entre les granitoïdes et les minéralisations associées. Les objectifs de la thèse ont donc été : (i) d'approfondir la minéralogie des minéralisations, (ii) d'utiliser les méthodes géochronologiques les plus pertinentes pour dater les minéralisations, (iii) d'étudier les transferts magmas-fluides-métaux depuis les zones profondes (manteau, croûte inf.) vers les zones les plus superficielles de la lithosphère, à l'aide de traceurs géochimiques. Les stocks et dykes granitiques de Tighza ont été analysés et datés par U/Pb sur zircons. Ces roches appartiennent à une lignée calco-alcaline potassique et les datations mettent en évidence trois évènements magmatiques et hydrothermaux associés: (i) entre 320 et 300 Ma, mise en place de quelques dykes et des stocks granitiques ; (ii) entre 300 et 280 Ma, mise en place d'un pluton, actuellement non affleurant, accompagné par un hydrothermalisme responsable de la formation d'une auréole de métamorphisme hydrothermal, et du développement de minéralisations à W-Au ; (iii) entre 280 et 240 Ma, mise en place d'un réseau important de dykes NE-SW, accompagné par un hydrothermalisme minéralisateur en Pb-Zn-Ag caractérisé par une altération à chlorite-muscovite-calcite des métasédiments encaissants. L'étude détaillée des paragenèses des filons à Pb-Zn-Ag a permis d'établir le caractère pulsatoire de la précipitation des minéralisations. Quatre paragenèses successives ont été identifiées : (P1) stérile à sidérite ± quartz ; (P2) à calcite ± ankérite + sphalérite + galène ± sidérite ± quartz ± calcédoine ; (P3) à sidérite + sphalérite + galène ± quartz ; (P4) stérile à quartz + calcite + pyrite. Ces assemblages minéralogiques synchrones s'accompagnent de minéraux accessoires à éléments des terres rares (monazite, xénotime, synchisite), responsables des hautes teneurs en REE des carbonates de gangue (≃ 700 ppm). Des monazites d'un filon à Pb-Zn-Ag ont pu être datées par Th/Pb à 255 ± 15. L'étude des sources des métaux (isotopes Pb) indique que le plomb des minéralisations Pb-Zn-Ag provient du lessivage de la croûte supérieure. L'étude des sources des fluides minéralisateurs en Pb-Zn-Ag indique une origine crustale (isotopes He, Ar), avec un fort effet tampon par les schistes encaissants les minéralisations (isotopes C, O). Les fluides minéralisateurs en W-Au, sont eux issus d'un mélange entre une source météorique et une source mantellique (isotopes He, Ar), et ont donc une origine distincte du système à Pb-Zn-Ag. Le gisement polymétallique de Tighza-Jbel Aouam est donc caractérisé par le télescopage de plusieurs épisodes magmatiques et hydrothermaux guidés par un accident d'échelle lithosphérique et conduisant à la formation : (i) de minéralisations W-Au mésothermales pouvant être assimilées à un type porphyre, suivies pas (ii) des minéralisations à Pb-Zn-Ag épithermales. Ces épisodes magmatiques et métallogéniques s'étalent sur une durée de près de 80 Ma à la fin de l'orogenèse varisque, et caractérisent parfaitement le contexte post-collisionnel de cet orogène, notamment les effets associés au réequilibrage thermique de la croûte pendant la période permo-triasique et le prérifting Atlantique. / In Morocco, many Pb-Zn-Ag vein-type deposits are hosted in paleozoic series crosscut by variscan granitoids. The spatial association of these veins with the magmatic intrusions has often been interpreted as evidence of a genetic link between the granitoids emplacement and the mineralizing hydrothermal event. However, recent data allow to consider a late-variscan emplacement of these mineralizations. Genetical models must thus be reviewed, as well as the exploration of these base metals strategy. The polymetallic district of Tighza-Jbel Aouam (Central Morocco), were Pb-Zn-Ag vein-type deposits are located around small granitic stocks, has been selected to study the spatial and temporal relationships between granitoids and associated mineralizations. The aims of this work have been: (i) to go further into the mineralizations mineralogy, (ii) to use appropriate geochronological methods to date the mineralizations, (iii) to study the magma-fluids-metals transfers from the deeper areas (mantle, deep crust) to the upper lithosphere, using geochemical tracers. Granitic stocks and dykes of Tighza have been analyzed and dated using U/Pb method on zircons. These rocks belong to a high-K calc-alkaline association and datations show three magmatic and associated hydrothermal events: 320 to 300 Ma, stocks with few dykes emplacement; 300 to 280 Ma, pluton emplacement with associated hydrothermal event and responsible for a hydrothermal metamorphic halo, mineralizing the W-Au ore; (iii) 280 to 240 Ma, NE-SW dykes network emplacement, associated with a Pb-Zn-Ag mineralizing hydrothermal event, characterized by a chlorite-muscovite-calcite alteration of the hosting metasediments. The detailed study of Pb-Zn-Ag veins paragenesis showed the pulsated character of the mineralization precipitations. Four successive paragenesis have been identified: (P1) siderite ± quartz; (P2) calcite ± ankerite + sphalerite + galena ± siderite ± quartz ± chalcedony; (P3) siderite + sphalerite + galena ± quartz ; (P4) quartz + calcite + pyrite. These synchrone paragenese are associated with REE-minerals (monazite, xenotime, synchisite) responsible for the high amount of REE in the gangue carbonates (≃ 700 ppm). Some monazites from a Pb-Zn-Ag vein have been dated at 255 ± 15 Ma using the Th/Pb method. The metals source study (lead isotopes) shows that the Pb of Pb-Zn-Ag mineralizations come from the upper crust leaching. The fluid sources study of Pb-Zn-Ag veins indicates a crustal origin (He, Ar isotopes) strongly buffered by the hosting shales (C, O isotopes). W-Au mineralizing fluids are stemming from a mixing of meteoric and mantellic fluids (He, Ar isotopes). W-Au and Pb-Zn-Ag are thus distinguished mineralizations. The polymetallic district of Tighza-Jbel Aouam is thus characterized by the superposition of several magmatic and hydrothermal events controlled by lithospheric scale leap, leading to the formation of: (i) mesothermal W-Au deposit which can be considered as a porphyry-type mineralization; (ii) epithermal Pb-Zn-Ag mineralization. These magmatic and metallogenic events last over 80 Ma after the end of the varican orogenesis, and characterize the post-collisional context of this orogen, in particular the effects of the thermal balance of the crust during the permo-triassic period and the Atlantic pre-rifting.

Cette thèse porte sur l'histoire géologique paléoprotérozoique du Craton Ouest Africain au nord du Ghana, pendant l'orogenèse Éburnéenne (2.15-2.07 Ga). La géologie régionale est présentée à l'aide de nouvelles cartes lithologique, métamorphique et structurale, issues de l'interprétation de données géophysiques et de terrain. Le nord du Ghana est constitué de ceintures de roches vertes, de gneisses et de granitoïdes. Ceux-ci ont une affinité calco-alkaline ou sont analogues aux TTG archéens, et se sont formés entre 2.21 et 2.11 Ga. L'isotopie Lu-Hf indique que l'ensemble des magmas est juvénile, avec des temps de résidence crustaux de 2.45-2.30 Ga. Le métamorphisme au nord du Ghana révèle une diversité de régimes thermiques. Des reliques métamorphiques témoignent d'un géotherme apparent froid (BT-HP, 15°C/km). Elles sont sur-imprimées par un épisode métamorphique MP - MT (20°C/km) dans les faciès amphibolite à granulite, à partir de 2145 Ma, puis par une autre phase métamorphique en faciès amphibolite (25-30°C/km) entre 2125 et 2105 Ma. L'évolution métamorphique est interprétée comme la conséquence d'une interaction entre épaississement crustal et fluage gravitaire de la pile orogénique. Il est proposé qu'un événement magmatique produise des fragments d'une croute juvénile précoce, précurseur du Craton Ouest Africain à partir de 2.45 Ga. Le nord du Ghana pourrait représenter une suture entre deux compartiments cratoniques distincts entrés en collision. La géodynamique paléoprotérozoique semble unique dans l'histoire de la Terre et représente un état transitoire de son évolution séculaire, entre un régime " archaïque "' et la tectonique des plaques moderne. / This thesis focuses on the Paleoproterozoic geological evolution of the West African Craton in northern Ghana. New lithological, metamorphic and structural regional maps are built from the interpretation of field and airborne geophysical data. The crust in northern Ghana comprises greenstone belts gneissic terranes, and granitoids. The latter have a calc-alkaline affinity, or are analogue to Archean TTGs, and formed between 2.21 and 2.11 Ga. Lu-Hf isotope analyses show that the magmas are juvenile and derived from a source extracted from the mantle at 2.45-2.30 Ga. The Eburnean metamorphic record of northern Ghana reflects a diversity of thermal regimes. Metamorphic relics record conditions that correspond to a cold apparent geothermal gradient (BT-HP, ~15°C/km). They are overprinted by amphibolite- to high-P granulite-facies metamorphism (MP-MT, 20°C/km) starting at 2145 Ma, followed by another metamorphic phase in the amphibolite facies (25-30°C/km) between 2125 and 2105 Ma. The metamorphic evolution is interpreted to reflect the interplay between crustal thickening and gravitational flow of the orogeny. We suggest that a major magmatic event started at 2.45 Ga and produced fragments of juvenile crust, that formed the protolith of the West African Craton's crust. Northern Ghana may represent a suture zone between two distinct cratonic fragments that collided. Its geological record shares some similarities with modern orogenic belts, although it is not strictly identical. The Paleoproterozoic geodynamic settings may be unique in the history of the Earth, and represent a transitional regime in its secular evolution, between archaic geodynamics and modern plate tectonics.

Le complexe de Bay of Islands (BOI), situé sur la côte ouest de Terre-Neuve au Canada, est l'un des systèmes de subduction fossiles les mieux préservés de la planète. Le complexe de BOI est constitué de matériel allochtone mis en place sur le continent Laurentia lors de la phase Taconienne de l'orogénèse Appalachienne. Il se compose d'une ophiolite reposant sur une semelle métamorphique. La semelle métamorphique de BOI comprend, du sommet vers la base, des granulites à grenat et clinopyroxène, des amphibolites à grenat et clinopyroxène, des amphibolites communes et des roches métasédimentaires. Deux types de protolithes peuvent être distingués parmi la portion mafique de la semelle : des protolithes cumulatifs gabbroïques avec des Mg# élevés et des compositions appauvris en éléments traces ainsi que des protolithes basaltiques avec des contenus en éléments traces similaires à des N-MORB. La datation de titanite provenant de deux amphibolites communes permet de fixer un âge minimum pour le métamorphisme à 485 ± 4 Ma. Les données détritiques U-Pb sur zircon de la partie métasédimentaire de la semelle de BOI forment un spectre d'âges allant de l'Archéen à l'Ordovicien dominé par la population la plus jeune dont le pic se situe à c. 490 Ma. Ce pic est interprété comme l'âge maximal de déposition des sédiments. L'origine de ces jeunes détritus peut être attribuée au magmatisme associé à l'orogénie Taconienne. Les données obtenues indiquent que 1) l'initiation de la subduction responsable de la formation du complexe de BOI s'est produite dans le domaine océanique possiblement à une faille de détachement avant c. 485 Ma et 2) les sédiments constituant la partie métasédimentaire de la semelle proviennent de la plaque supérieure et se sont déposés sur la plaque inférieure lorsque la subduction était déjà en cours.