Honors Project--Smith College, Northampton, Mass., 2009. / Includes bibliographical references.

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Cette thèse présente un modèle numérique 3D par différences finies capable de simuler la diffusion atomique dans les monocristaux. Ce nouvel outil permet : de prendre en compte l'anisotropie de diffusion, de générer un large choix de forme de cristal, de considérer n'importe quelle distribution initiale de concentration, de faire évoluer la concentration de surface en fonction du temps et de choisir, sans restriction, la variation de température en fonction du temps.<br />Le modèle 3D créé a été appliqué à quatre cas d'étude : trois portent sur des expériences de diffusion de l'hydrogène réalisées en laboratoire dans le diopside, la lawsonite et la tourmaline, le quatrième sur des profils de diffusion naturels (Al-Si et O) dans des diopsides des Adirondacks. Ces études illustrent le potentiel du modèle numérique 3D développé pour la description et l'interprétation des profils de diffusion dans les minéraux. Ce nouvel outil sera très utile pour interpréter les zonations de plus en plus fines obtenues à l'échelle du grain à l'aide des techniques analytiques modernes.

Les propriétés thermodynamiques de quelques minéraux métamorphiques de haute pression sont calculées par modélisation de la densité d'états vibratoires à partir de spectres infrarouge et Raman. Une étude spectroscopique détaillée de la lawsonite (CaAI2(Si207)(OH)H20) conduit à une identification des modes d'étirement des groupements Si207 dans le minéral. La description du spectre vibrationnel ainsi obtenue sert à modéliser l'entropie S et la capacité calorifique Cp du minéral. De la même manière, la position de l'équilibre zoïsite-clinozoïsite (Ca2(AI1- pFep)AIO(Si04)(Si207)), sur lequel les résultats expérimentaux divergent, est estimée à partir des valeurs de S et Cp ainsi modélisées. D'autre part, le rôle sur les fonctions thermodynamiques de la substitution AI/Fe dans la série clinozoïsiteépidote est estimé à partir de l'enregistrement de spectres sur des épidotes de compositions variées. Dans les conditions de haute pression et haute température, les minéraux ne se comportent pas comme des solides harmoniques : c'est notamment le cas des polymorphes de Si02, quartz, coesite et stishovite. L'effet de la pression et la température sur leurs spectres de vibration, mesuré expérimentalement, permet en particulier d'expliquer pourquoi et comment les valeurs de la capacité calorifique s'écartent à haute température de la limite prédite par la théorie harmonique.

La Corse Alpine offre une section complète du prisme orogénique alpin où la plupart des équivalents des unités décrites dans les Alpes Occidentales peuvent être trouvés sur une section de 40 km. Les minéraux d'haute pression sont exceptionnellement bien préservés, particulièrement la lawsonite, offrant un accès unique à la compréhension de zones de subduction. La Corse alpine est formée par une pile complexe d’unités métamorphiques d'origine continentale et océanique. Ces unités ont été interprétées soit comme des mélanges tectoniques complexes formés pendant la subduction alpine, soit comme les parties plus continues de lithosphère continentale et-ou océanique. Les rares estimations de condition PT sur des larges régions de la chaîne résultent en plusieurs incertitudes dans l'identification des limites séparant les unités qui ont subi des évolutions tectono-métamorphiques différentes et, par conséquent, dans la définition d'une architecture complète de la chaîne. Les données de terrain, structurelles et métamorphiques obtenues dans cette étude aux différentes échelles suggèrent que la chaîne de la Corse alpine est caractérisée par une forte conservation de structures pré-alpin, de la micro-échelle à l'échelle de la chaîne, malgré la déformation intense associée avec le métamorphisme, qui a localement donné les conditions du facies éclogitique et lawsonite. En détail, seulement neuf domaines tectono-métamorphiques homogènes ont été identifiés. Ces terrains peuvent être attribué aux domaines paléogéographiques différents qui ont subi des évolutions tectono-métamorphiques différentes. Malgré ça, les données géochronologiques fournies pendant cette étude indiquent que la Corse alpine résulte d'une évolution complexe, étant caractérisée par la signature claire tant de la tectonique alpine Eocène, à 35 Ma, que de la tectonique apennine, à 25 Ma. Les résultats fournis dans cette thèse contribuent non seulement à la compréhension des processus de subduction et de formation de montagnes, mais donnent aussi des contraintes importantes pour déchiffrer les systèmes Tethys-Alpes et Alpes-Apennine. / Alpine Corsica offers a complete section through the Alpine orogenic wedge where most equivalent of the units described in the Western Alps may be found over a 40 km section. High-pressure mineral assemblages are exceptionally well preserved, especially lawsonite, offering a unique access to the understanding of deeply subducted terranes.Alpine Corsica consists of a complex stack of variably metamorphosed units of continental and Tethys-derived material. These units have been interpreted either as complex tectonic mixing formed during the Alpine subduction, or as more continuous portions of continental and/or oceanic lithosphere. The lack of detailed PT estimates over wide regions of the belt results in several uncertainties in identifying the boundaries separating units that experienced different tectono-metamorphic evolutions and, consequently, in the definition of an exhaustive architecture of the belt.Field, structural and metamorphic data collected in this study at different scales suggest that the Alpine Corsica belt is characterized by a high preservation of pre-Alpine sctructures, from the micro-scale up the scale of the belt, despite the intense deformation essociated with metamorphism, which locally reached lawsonite-eclogite metamorphism. In particular, only nine homogeneous tectono-metamorphic domains have been identified. These terranes can be referred to different paleogeographic domains that experienced different tectono-metamorphic evolutions.Despite that, geochronological data provided during this study indicate that Alpine Corsica results fro a complex polyphase evolution, being characterized by clear signature of both Alpine tectonics, at around 35 Ma, and Apennine tectonics, at around 25 Ma.Results provided in this paper contribute not only to the understanding of processes of subduction and mountain building, but also give important constraints for deciphering the Tethys-Alps and Alps-Apennine systems.