Thèse de doctorat : Géosciences : Nancy 1 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Cette thèse présente une étude minéralogique, géochimique et d'inclusions fluides des gisements de la province métallogénique de Belledonne. Cette province fait partie d'une aire minéralisée en Pb-Zn-Cu située dans la zone externe des Alpes. L'aire minéralisée comprend les massifs hercyniens externes et ces partiesdes nappes supérieures penniques que TRÛMPY(1960) désigne comme soubassement parautochtone. L'étude la plus complète de cette minéralisation est celle de HUTTENLOCHER (1934), qui différencie les gisements métamorphiques des roches cristallines et de leur couverture paléozoïque (Goppenstein-Type) des gisements non déformés de la couverture mésozoïque (Bimental-Type). La présence de ces deux types de gisements est une conséquence de la nature bicyclique des Alpes, qui ont été soumises à des orogénies hercynienne et alpine. Les gisements métamorphiques sont d'âge pré-triasique, mais ont été tectonisés par l'orogénie alpine. Les gisements non déformés ont été mis en place durant l'orogénie alpine.

Thèse de doctorat : Sciences de la Terre et de l'Univers : Nancy 1 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

L’étude des inclusions fluides individuelles, témoin des paléofluides, pose des défis analytiques majeurs aux géochimistes. La mise au point de la technique LA-ICPMS ouvre des perspectives prometteuses. Un triple objectif autour de l’utilisation de LA-ICPMS pour l’analyse d’inclusions fluides définit cette thèse. Tout d’abord, un travail basé sur la chimiométrie permettant de définir un protocole expérimental adaptable a été couplé à la réalisation de courbes de calibrage sur 3 à 4 ordres de grandeur pour tous les éléments analysés. Le développement d’une démarche rigoureuse basée sur un traitement du signal et un modèle thermodynamique a permis la quantification du contenu ionique (éléments majeurs et traces) des inclusions fluides. Le développement d’un logiciel de traitement des données est venu finaliser cet objectif. Enfin, l’étude de différentes cibles naturelles a été divisée en trois parties. Les halogénures Cl, Br et I sont des informations utiles dans l’étude de l’origine des fluides. Une approche originale basée sur la courbe de calibration de Br a permis d’analyser dans trois types de fluides différents les rapports Cl/Br. La seconde étude a porté sur l’analyse de l’argent et d’autres éléments des paragénèses contenus dans les fluides de différents gisements argentifères. La dernière partie est basée sur la faisabilité d’obtenir les concentrations des terres rares dans des inclusions fluides favorables / The study of paleofluids by using fluid inclusions analysis is an important challenge in geochemistry. The LA-ICPMS technique allows enlarging the field of possibilities by determining the cationic content in fluid inclusions. Three aims, with LA-ICPMS as the thesis centre, are developed here: (i) the calibration of LA-ICPMS associated with a work on chimiometry give the possibility of this analytical technique and experimental protocol adapted; (ii) The development of a calculation method based on Pitzer’s themodynamic model. The quantification of cationic content (trace and major elements) is improved. In parallel, a software is developed to facilitate the processing of raw signal, (iii) the study of different targets is made. The Cl/Br concentration ratios are used to get information of the fluids origin. Then, a analysis on four different natural targets linked with silver deposits is realized. The last point is the feasabilty of the determination of rare earth element in fluid inclusion of Mac Arthur River (Uranium deposit, Canada)

Un des enjeux majeurs en Science de la Terre ces dernières décennies est de comprendre les interactions entre les différentes enveloppes terrestres. Le but poursuivi par ce travail est d'aborder quelques aspects de ces interactions du point de vue des cycles géochimiques des éléments volatils H2O et CO2 en se basant sur l'étude des inclusions fluides piégées dans des roches variées de la croûte terrestre, depuis sa surface jusqu'à l'interface croûte-manteau. La première partie de mon travail présente des travaux expérimentaux effectués sur de la halite. L'étude du fractionnement isotopique de l'oxygène et des cinétiques d'équilibration entre H2O et CO2 lors de l'évaporation de saumures a montré l'importance des corrections à effectuer sur les mesures isotopiques de l'oxygène pour des solutions de haute salinité. L'élaboration d'un protocole expérimental de précipitation de halite en milieu contrôlé a permis de mettre en évidence le potentiel des inclusions fluides pour les reconstitutions paléoclimatiques. La combinaison des données microthermométriques et des compositions isotopiques de l'hydrogène et de l'oxygène des inclusions aqueuses permet d'estimer les sources et la température de l'eau de formation de la halite ainsi que la vitesse du vent à l'interface eau-air pendant la croissance du cristal. Cette méthode a été ensuite appliquée aux dépôts de halite de Sicile datés du Messinien. La deuxième partie de mon travail est consacrée à l'identification des compositions chimiques et des sources des fluides circulant dans la croûte et à l'interface croûte-manteau à travers l'analyse des compositions isotopiques des inclusions fluides des granites et granulites.

Lorsque croissance des cristaux et déformation sont associées, la valeur des paramètres pression et température pourrait, dans certains cas, être obtenue grâce à l'étude des inclusions fluides liées aux cristaux syncinématiques. Bien que les méthodes d'analyse en microthermométrie soient désormais bien développées, on peut s'interroger sur la signification à accorder aux résultats dans le cas de cristaux déformés. En effet, par comparaison avec les autres méthodes utilisées pour définir 1 'histoire de la déformation, on ne retrouve pas les corrélations attendues. Ce travail est donc une tentative d'étude plus détaillée des inclusions f luides, de leurs significations et des relations qui peuvent exister entre cristallisation et déformation. A partir de cette idée, si l'on utilise des cristaux bien calés par rapport à la déformation, on devrait pouvoir suivre, par l'intermédiaire des inclusions f luides, une évolution de pression fluide ou une variation de pression fluide dans le temps et d'un point à l'autre d'un objet déformé. Les changements de pression sont beaucoup plus brutaux que les changements de température et, les variations de densité r eflètent surtout des variations locales de pression fluide. Dans une premlere partie, on rappelle l'importance et le rôle

Le district de Panagyurishte, zone de Sredna Gora (Bulgarie) comporte deux types de gisements cuprifères à métaux précieux liés génétiquement au magmatisme d'arc néocrétacé : des gisements épithermaux de remplacement et des porphyres cuprifères. Afin de contraindre l'origine des gisements épithermaux de Radka et d'Elshitsa dans la partie sud du district, et de tester l'hypothèse de la liaison génétique entre minéralisations épithermale et porphyrique, l'analyse de la composition minéralogique et l'étude des éléments-traces des deux gisements épithermaux et du porphyre cuprifère de Vlaikov Vrah, associé à l'épithermal d'Elshitsa, ont été réalisées en parallèle avec l'étude isotopique (isotopes stables – O, H, S et radiogéniques – Sr, Pb) et des inclusions fluides (en lumière visible et IR). Les résultats obtenus lors des travaux de terrain et des analyses au laboratoire nous ont permis de confirmer le caractère épigénétique des minéralisations étudiées et de les caractériser comme des parties profondes des systèmes de type épithermal acide à intermédiaire. Les gisements ont été formés à partir de fluides oxydés, relativement acides et à fugacité en soufre fluctuante, mais tout en restant relativement élevée. Quatre stades principaux de minéralisation peuvent être définis dans les gisements épithermaux : un stade précoce à pyrite massive arsénifère, un stade à cuivre de composition géochimique très caractéristique (Bi, Te, Se, As, Sn, Pb), un stade polymétallique marqué par l'association Zn-Pb-Cu et un stade sulfaté à anhydrite tardive, marquant l'oxydation progressive du système. L'étude des inclusions fluides et des isotopes stables a révélé le rôle important des fluides magmatiques pour la formation des gisements, qui se mélangent avec des fluides météoriques aux cours des stades tardifs de l'évolution du système hydrothermal. La composition des isotopes radiogéniques a mis en évidence une circulation intense des fluides à travers le socle métamorphique et a permis de définir les deux types de gisements cuprifères dans la partie sud du district de Panagyurishte comme faisant partie d'un même événement métallogénique et ayant comme source de métaux la plus probable les roches plutoniques néocrétacées.

Le but de ce travail est de trouver des relations entre les caractères acquis par les cristauxde quartz :-morphologie externe, morphologie interne, teneur en impuretés, dimension de la maille élémentaire, d'une part,. et les conditions de leur croissance d'autre part. Les deux types de filons choisis pour cette étude sont le filon de La Gardette (Bourg d'Oisans) et les cavités à cristaux du massif du Mont-Blanc . Ils sont habituellement classés parmi les filons "de type alpin" . Pourtant leurs cristaux sont très différents, ceux de La Gardette possèdent une structure lamellaire (Weil, 1930 ; Bambauer, Brunner et Laves, 1961) alors que ceux du Mont Blanc possèdent une structure macromosaique (Weil, 1930 ; Laemmlein, 1937). La démarche scientifique suivie présente trois aspects différents : - étude des cristaux, qui fait l'objet du chapitre premier: observation de la morphologie externe et de la morphologie interne, détermination de la teneur en impuretés et des dimensions de la maille élémentaire. - caractérisation des milieux fluides de croissance par l'étude des inclusions fluides (chap.II). La méthode employée consiste en l'observation des transformations de phases, sous le microscope. au cours du chauffage et de la réfrigération . - caractérisation de l'environnement géologique des filons (chap. III ). Dans le as de La Gardette cela entraîne l'étude du socle cristallin et de sa couverture sédimentaire puisque le filon est post- triasique. Pour les cavités à cristaux du Mont-Blanc on se limite à l 'étude du granite et de ses modifications au contact des cavités . Les résultats de cette recherche se situent sur les trois plans de la croissance du quartz, de la géochimie des fluides profonds et de la géologie des régions où se trouvent ces filons. a - Croissance du quartz. Les cristaux de quartz lamellaire sont des cristaux impurs qui croissent avec des vitesses alternativement élevées et faibles, et ensevelissent des quantités d 'impuretés différentes en fonction de ces vitesses. Les cristaux de quartz à structure macromosaique sont des cristaux très purs. La différence de faciès des deux types de cristaux (allongés ou trapus) s'explique par la différence des contenus en impuretés . Lorsque le cristal ensevelit beaucoup d'impuretés on observe un freinage préférentiel de l'avancement des faces du prisme ce qui entraine l'allongement des cristaux. L'origine de cet ensevelissement d'une grande quantité d'impuretés à La Gardette n'a pu être déterminée de façon sûre. Deux paramètres en' effet conjuguent leurs effets : la température et la nature du milieu fluide de croissance. A La Gardette la température devait être plus basse qu'au Mont- Blanc, et la phase fluide n' était pas en équilibre avec des minéraux silicatés mais avec des sédiments carbonatés. b - Géochimie des fluides profonds . L'apport de ce travail découle en partie de la découverte de fluides tardifs riches en CO2 : au cours de la rétromorphose du granite du Mont-Blanc. Cela oblige à considérer que les températures de cette rétromorphose sont beaucoup plus élevées que ne l'indiquent les températures d'homogénéisation des inclusions fluides aqueuses du quartz enfumé, et sont proches des températures actuellement admises pour le faciès schistes verts. Les températures d'homogénéisation ne nous donnent donc que la densité du fluide et de telles inclusions sont alors plus utiles comme manomètres que comme thermomètres géologiques . c - Géologie de l'Oisans et du massif du Mont-Blanc. Pour la région de Bourg d'Oisans nous pouvons dire que la densité des fluides inclus dans les minéraux du Trias et du Lias est telle qu'on doit envisager un recouvrement épais de la région entre la fin du Lias et la période actuelle, recouvrement qui a disparu maintenant. Ceci s'accorde avec l'existence d'une schistosité dans le Lias du synclinal d'Ornon et avec la découverte par Martini et Vuagnat (1965) d'un faciès à zéolite à l'ouest des massifs cristallins externes. Le filon de La Gardette apparaît alors comme un filon formé en profondeur avec du matériel (fluides, silice, sulfures) issu essentiellement des sédiments qui le recouvrent . Dans le massif du Mont-Blanc, outre la mise en évidence des hautes pressions, on montre que le CO2 a joué un rôle perturbateur durant la rétromorphose. Par l'acidité qu'il provoque il règle l' équilibre entre certains minéraux et en particulier entre orthose et muscovite. Ceci conduit à un schéma de rétromorphose en système ouvert au cours duquel la température a dû jouer un rôle moindre que la composition de la phase fluide.

Le but de ce travail est une tentative de reconstitution de l'évolution thermodynamique de la déformation d'une couverture sédimentaire Cette étude a porté sur la couverture sédimentaire des massifs cristallins externes alpins de Belledonne , des Grandes Rousses et du Pelvoux Deux régions ont été choisies : - le synclinal de Bourg d'Oisans entre les massifs du Taillefer ( extrémité sud de Belledonne) et des Grandes Rousses, entre les Sables et le col d'Ornon - les environs de La Grave du Massif du Pelvoux ( au sud) aux Grandes Rousses a l'ouest zone comprise entre le Pic du Mas de la Grave au nord et a l'est le Pic des Trois Evêchés . Les inclusions fluides étudiées ont été prises dans les minéraux de remplissage des fissures de la couverture sédimentaire et du socle proche de la limite socle-couverture

La thèse porte sur les mécanismes de déformation des couvertures sédimentaires des massifs cristallins de Belledonne, Grandes Rousses et Pelvoux. Elle consiste en une analyse des marqueurs de la déformation : plis, schistosité, fractures, failles et fossiles déformés qui permet d'évaluer les valeurs de la déformation finie dans l'objectif de mieux comprendre la cinématique des déformations alpines. Celle-ci se décline en une succession d'épisodes de déformation dans un contexte de chevauchement des massifs, influencé par le bâti structural préexistant. Une étude des inclusions fluides des cristaux de colmatage des fractures a permis également d'obtenir des informations sur l'évolution des conditions thermodynamiques de cette déformation à travers la croûte supérieure.