La propriété Lac Scott est située à environ 20 kilomètres à l'ouest de la ville de Chibougamau, dans la sous-Province de l'Abitibi. Elle est sur le flanc nord de l'anticlinal de Chibougamau et comprend les roches volcaniques directement au nord du pluton de Chibougamau. Elle est composée d'un assemblage de roches volcaniques et intrusives. La rhyolite de la Formation de Waconichi est l'hôte des quatre lentilles de sulfures massifs volcanogènes de la propriété: la lentille Selco-Scott, la lentille 800, la lentille centrale et la lentille ouest. Elles sont réparties sur deux horizons. Les lentilles Selco-Scott, 800 et ouest sont sur l'horizon Selco tandis que la lentille centrale est située sur l'horizon Nord. L'étude pétrographique de la minéralisation a permis de déterminer la distribution minéralogique à travers les différents amas minéralisés. La principale différence entre les lentilles est le pourcentage des différents minéraux. La pyrite est le minéral dominant dans toutes les lentilles. La sphalérite est le minéral économique le plus abondant, se situant entre 10 à 15%. La chalcopyrite est stable à travers les différents amas et représente environ de 5 à 10% des sulfures. Deux minéraux présentent de grandes variations de pourcentage, la magnétite et la pyrrhotite. En effet, leur distribution est variable passant de 2 à 10% pour la magnétite et de 1 à 25% pour la pyrrhotite. Les lentilles ouest et centrale sont celles qui contiennent le plus de pyrrhotite et de zones de stockwerk et les lentilles 800 et centrale sont celles qui contiennent le plus de magnétite. L'analyse des compositions des sphalérites a démontré que les lentilles centrale et ouest possèdent des sphalérites de plus haute température. La combinaison de la distribution minéralogique, du type de minéralisation et des compositions des sphalérites a permis de définir un gradient thermique des fluides dont la température augmente vers l'ouest. Les isotopes de soufre sont typiques des sulfures massifs volcanogènes archéens et ont permis de déterminer la température de formation des sulfures qui est en moyenne 275°C. La profondeur d'eau de 600 mètres de formation des amas sulfurés a pu être définie à partir de cette température d'ébullition. Le pluton de Chibougamau a eu une influence assez restreinte sur les amas minéralisés. Il a modifié leurs textures, mais il n'a pas modifié les compositions des sphalérites ni altéré les isotopes de soufre des sulfures. Le pluton a peu d'effets sur les minéralisations, il semble en équilibre chimique avec son environnement. Le métamorphisme régional a affecté les roches volcaniques de la propriété en les métamorphisant au faciès des schistes verts, mais aucun indice ne nous permet de croire qu'il a perturbé l'évolution des lentilles. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Sulfures massifs volcanogènes, Métamorphisme, Intrusion, Abitibi, Chibougamau.

La Formation de Pinnacle contient des concentrations de minéraux lourds titanifères près de Sutton, Québec. Ces métasédiments font partie d'une séquence volcano-sédimentaire au sein du Groupe de Oak Hill, dans la Zone de Humber des Appalaches québécoises. Les paléoplacers de Sutton ont subi deux événements métamorphiques : à l'Ordovicien et au Silurien. Des processus post-depositionnels d'enrichissement ont transformé les grains d'ilménite riches en fer en une phase résiduelle se rapprochant d'une composition pure en TiO2. L'événement Silurien de rétrochevauchement a permis la cristallisation métamorphique du rutile à partir de ces phases titanifères résiduelles. Une relation spatiale existe entre la distribution du rutile métamorphique et la structure régionale de rétrochevauchement, la Faille Brome. Cette relation est aussi corroborée par les valeurs 818Oeau, en équilibre avec la magnetite. Le métamorphisme a aussi provoqué le transfert d'éléments et un changement de la fugacité d'oxygène dans les métasédiments riches en titane. Une zonalité compositionnelle est observée autour des concentrations semi massives de minéraux lourds. Le fer lessivé par les fluides métamorphiques a ensuite été incorporé dans des silicates et d'autres oxydes. Ainsi, les minéraux titanifères ont été complètement purgés de leur contenu en fer et ont recristallisé en rutile. De nouvelles concentrations de minéraux lourds titanifères on été trouvées dans l'unité à la base du Pinnacle, c'est-à-dire les phyllades du Call Mill. De telles concentrations titanifères n'ont jamais été décrites au sein du Call Mill. C'est pourquoi l'origine du Call Mill doit être réinterprétée à la lumière de ces minéraux de Fe-Ti. Notre nouvelle interprétation suggère que dans la région de Sutton, les sédiments du Call Mill et du Pinnacle proviennent de la même source. Cependant, des différences majeures au niveau des minéraux lourds distinguent les deux unités. Ces différences s'expliquent principalement par l'intensité et la durée des processus d'enrichissement des minéraux de Fe-Ti. Nous avons conclu que le Call Mill était issu de l'érosion d'une source latéritique. tandis que l'érosion de la partie non affectée par la météorisation a formé les sédiments du Pinnacle. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Titane, Rutile, Métamorphisme, Ilménite, Altération, Fer, Oxyde, Sutton, Pinnacle, Paléoplacer, Pseudorutile.

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

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.

La Sous-province de Pontiac est localisée au sud de la Sous-province de l’Abitibi dans la Province du Supérieur. Les roches sédimentaires sont caractérisées par un gradient métamorphique barrovien croissant du nord au sud de la zone à biotite, à grenat et à staurotide. L’accrétion de la Sous-province de Pontiac à la Sous-province de l’Abitibi est attribuée à une zone de subduction archéenne mais peu de travail a été fait pour caractériser son évolution en pression-température-temps (P-T-t) afin de tester cette hypothèse et déterminer la relation temporelle avec la minéralisation aurifère. La fabrique régionale est caractérisée par une foliation de biotite lépidoblastique. La croissance des porphyroblastes de grenat et de staurotide est tardi- à post-cinématique par rapport cette fabrique. Le coefficient de partage du Fe-Mg entre la bordure du grenat et la biotite n’est pas significativement différent entre la zone à grenat et à staurotide tout comme les estimés de température faits par le géothermomètre du Ti dans la biotite. La modélisation par pseudosection avec eau saturée des conditions de P-T d’équilibre chimique des coeurs de grenat a permis de contraindre leur croissance à 550-600 ⁰C et 5-6 kbar lors d’un parcours métamorphique prograde dans un chemin P-T horaire. La datation Lu-Hf de trois échantillons de grenat provenant de la zone à staurotide a permis de définir un âge de 2657 +/- 7 Ma correspondant à ces conditions métamorphiques. Ces résultats démontrent que l’évènement de minéralisation en Au du gisement Canadian Malartic, avec un âge précédemment publié de 2664 Ma par Re-Os sur molybdénite, est au moins plus jeune ou synchrone aux conditions de croissance du grenat dans la zone à staurotide. Cet âge de croissance de grenat permet aussi de mettre en doute le contexte tectonique de prisme d’accrétion employé pour expliquer la relation entre les Sous-provinces de Pontiac et d’Abitibi. / The Pontiac Subprovince is located in the Superior Province, south of the Abitibi Subprovince. The metasedimentary rocks are characterized by a Barrovian metamorphic gradient increasing from north to south from biotite zone, to garnet zone and to staurolite zone. The Pontiac Subprovince interpreted as an accretionary wedge that was tectonically docked to the Abitibi Subprovince during Archean subduction, however, few studies have attempted to characterize its pressure-temperature-time path to test this hypothesis and little is known about the timing relationship between regional metamorphism and the Au mineralization. The regional fabric is defined by an E-W, NW-SE lepidoblastic ductile foliation in which garnet and staurolite porphyroblasts are interpreted to be late- to post-kinematic with the rare occurrence of syn-kinematic staurolite growth. The garnet-biotite Fe-Mg partitioning coefficient geothermometer is not significantly different between the garnet and the staurolite zone. Similarly, Ti in biotite geothermometry does not suggest different temperature of equilibration between the biotite, garnet and staurolite zone. Pressure and temperature (PT) forward thermodynamic modelling with a water saturated pseudosection yielded conditions of 550-600 ⁰C and 5-6 kbar during a prograde, clock-wise P-T path. Lu-Hf dating of garnet from three outcrops within the staurolite zone yielded an age of 2657 +/- 7 Ma that is inferred to be representative of these conditions. The results of this study imply that the Canadian Malartic mineralization event, previously dated at 2664 Ma with Re-Os on molybdenite, is younger or synchronous with the garnet growth condition in the staurolite zone next to the ore body. The age of garnet growth calls into question the accretionary prism tectonic model currently explaining the contact between the Abitibi and Pontiac Subprovinces.

Cette thèse fait partie d'un ensemble de 4 thèses réalisées en commun et consacrées à la géologie de la partie orientale du Haut Dauphiné cristallin. Elle traite de la pétrographie des gneiss et de la tectonique de la partie SE du Massif, et complète les thèses de C. Gillot-Barbiéri, A. Barbiéri et J.C. Lacombe traitant respectivement des gneiss très migmatitiques de la partie NE du massif, des granites intrusifs hercyniens et des faciès moins métamorphiques du Combeynot. Après une introduction sur l'état des connaissances sur le massif au moment du début de ce travail (partie commune avec les 3 autres thèses citées), la thèse aborde dans la deuxième partie la description pétrographique des gneiss et migmatites de la région Ailefroide-Pelvoux-Bans. Sur des critères cartographiques et pétrographiques trois ensembles sont distingués : les gneiss de Peyre Arguet, où un petit massif d'amphibolite à grenat est inséré au seins d'une série de gneiss "granulitique"; l'ensemble de Claphouse, comprenant des niveaux peu étendus d'amphibolites et des gneiss biotitiques passant localement à des faciès plus ou moins oeillés; l'ensemble Ailefroide-Pelvoux, se différenciant surtout du précédent par son épaisse couverture d'amphibolites rubanées. Un dernier chapitre traite des filons acides ou basiques tardi-heryniens, abondants dans cette zone. La troisième partie apporte des informations sur la chimie (éléments majeurs) et le métamorphisme de ces gneiss. Le métamorphisme apparaît comme polyphasé, l'empreinte métamorphique la plus forte étant marquée par l'association FK-sillimanite (quelques reliques de disthène dans les gneiss de Peyre-Arguet) et la migmatisation. La dernière partie concerne la tectonique de cette bordure Est du massif : tectonique post migmatitique hercynienne, pour laquelle les amphibolites de l'Ailefroide constitue un ensemble marqueur important; tectonique alpine, avec ses chevauchements et fractures bien visibles dans le socle cristallin, et ses plis dans la couverture. La conclusion propose une histoire du massif, qui aurait commencé dès le précambrien Note (2010) : Dans ce travail, fait avec les moyens et idées de l'époque, la cartographie et la description des différents ensembles semblent rester pertinentes. Certaines interprétations sont maintenant caduques ou dépassées, en particulier la signification des gneiss de l'ensemble de Peyre-Arguet (des éclogites rétromorphosées (?) et des blastomylonites à quartz en rubans), des gneiss des Bans (des orthogneiss que l'on peut rattacher aux massif de gneiss oeillés de Crupillouse), les hypothèses sur l'âge du métamorphisme et de la migmatisation, la signification des reliques trouvées ça et là de roches ultrabasiques serpentinisées, la sous estimation de la tectonique ductile post-hercynienne dans le socle,...

But du travail : Apporter une description pétrographique détaillée de ces massifs ophiolitiques, tel est le but essentiel que nous avons voulu atteindre. Une telle description est doublement interessante; elle aidera en effet à : - déterminer la nature originelle de ces roches vertes et, la même, à préciser leur mode de formation; - mettre en évidence les modifications ultérieures subies par ces roches et ainsi à améliorer nos connaissances sur la nature du métamorphisme qui a affecté cette région.

Les chondrites carbonées (CCs) sont des objets primitifs accrétés lors de la formation du Système Solaire. Composées en grande partie de chondres, de matrice et d’inclusions réfractaires, elles ont enregistré les hétérogénéités chimiques, isotopiques et minéralogiques de la nébuleuse solaire. Contrairement aux autres classes de chondrites, la grande majorité des CCs sont primitives (types pétrologiques 1 à 3). Elles n’ont donc pas subi de métamorphisme important sur leur corps parent. Toutefois, un groupe de CCs, les CKs, montre un métamorphisme thermique intense (types pétrologiques 4 à 6). Ces chondrites sont caractérisées par des matrices recristallisées, des olivines équilibrées à ∼Fa31, un degré d’oxydation important (olivines riches en NiO, rapport métal/magnétite proche de zéro), des teneurs en éléments réfractaires lithophiles intermédiaires aux CVs et aux COs, ou encore des compositions isotopiques en oxygène se situant dans le champ défini par les CVs et les COs. Les CKs ont été peu étudiées jusqu’au début des années 90, car peu nombreuses (seulement 210 classifiées au 6 décembre 2011) et de petite taille (masse médiane ∼33,5g). Leurs compositions isotopiques et chimiques laissent supposer l’existence d’un lien génétique avec les CV3. Les découvertes récentes de nouvelles CKs depuis 1990, et notamment de CK3 par le biais de collectes systématiques au Sahara et en Antarctique, permettent l’étude détaillée de l’évolution métamorphique des CKs, notamment à la transition 3–4. Ce travail a pour but de caractériser les conditions dans lesquelles s’est déroulé cet épisode métamorphique, et grâce à l’observation de plusieurs CK3–4, d’étudier la relation CV-CK. La caractérisation détaillée de l’évolution métamorphique de 19 CKs dont 5 CK3 a permis de confirmer que les différences observées entre les divers composants chondritiques (abondance, minéralogie, texture) des CVs et des CKs peuvent être expliquées par un épisode thermique secondaire de HT-BP (∼300–650°C) en conditions oxydantes (∼NNO). De plus, l’analyse de profils de diffusions dans les chondres des CKs indique des durées de métamorphisme intermédiaires à celles communément invoquées pour du choc (de quelques secondes à quelques jours) et pour la désintégration d’éléments à courte durée de vie (plusieurs millions d’années). Une série d’expériences réalisées en four 1 atmosphère avec contrôle de la fugacité d’oxygène nous a permis de reproduire les textures caractéristiques des CKs et d’obtenir une teneur en fer d’équilibre des olivines des CVs, valeur proche de celle mesurée dans les CKs. Cela semble donc confirmer que les CKs sont des CVs rééquilibrées. Par conséquent, la classification actuelle de ces chondrites en deux groupes distincts devrait être modifiée afin de rendre compte de l’existence de cette série métamorphique CV-CK continue. Nous proposons de considérer le chauffage radiatif comme cause possible du métamorphisme des CKs. Un modèle numérique nous a permis de confirmer que des météoroïdes carbonés avec des périhélies situés entre 0,07 et 0,15 UA peuvent être chauffés à des températures pouvant aller jusqu’à 780°C. Les tailles pré-atmosphériques estimées pour les CV-CK (de quelques centimètres à 2,5 mètres) sont compatibles avec ce type de processus. La fragmentation d’un corps parent homogène de type CV (possiblement l’astéroïde à l’origine de la famille d’Eos) pourrait former des météoroïdes qui, sous l’effet de phénomènes de résonances, seraient redirigés vers l’intérieur du Système Solaire et pourraient ainsi être métamorphisés par chauffage radiatif. Ce type de processus thermique secondaire n’étant efficace que pour de petits fragments d’astéroïdes, il ne doit pas être considéré comme un processus corps-parent stricto sensu. / Carbonaceous chondrites (CCs) are primitive objects accreted during the earliest stage of the Solar System formation. Mainly composed of chondrules, matrix and refractory inclusions, CCs recorded chemical, isotopic and mineralogical heterogeneities of the solar nebula. Unlike other chondrite classes, most CCs are primitive (petrologic types 1 to 3), i.e., they have not been affected by thermal parent-body processes. However, CK chondrites suffered an intense metamorphism (petrologic types 4 to 6). The CK group is characterized by recrystallized matrices, equilibrated olivines (∼Fa31), a high level of oxidation (Ni-rich olivines, metal/magnetite ratio close to zero), low contents of refractory inclusions, refractory lithophile abundances intermediate between CV and CO groups, and oxygen isotope compositions overlapping the CV and CO groups. CKs have been poorly studied until the 1990’s, in part due to the small number of classified samples (210 as of December 6th, 2011), and their small masses (median mass∼33.5g). Isotopic and major element compositions support a genetic link with CV3s. Since1990, recent discoveries of CKs, in particular of CK3s recovered by systematic Antarctic and Saharan collects, allow a detailed study of the CK metamorphic evolution, especially at the 3–4 transition. The objective of this study is the characterization of the conditions of metamorphism of CKs, and through analyses of several CK3–4 samples, the study of the CV-CK relationship. The detailed characterization of the metamorphic evolution of 19 CKs, including 5 CK3, confirms that observed differences between chondritic components in CVs and CKs (abundance, mineralogy, texture) can be explained by a secondary HT-BP thermal process (∼300–650°C) under oxidizing conditions (∼NNO). Moreover, durations of metamorphism obtained by the analysis of diffusion profiles in CK chondrules are intermediate between those commonly admitted for shock (few seconds to several days) and for short-lived radionuclides decay (several million years). An experimental study, using a 1-atmosphere furnace with controlled oxygen fugacity, provides additional arguments for the CV-CK relationship. We reproduced characteristic CK textures and obtained olivine iron contents of equilibrated CVs close to those measured in CKs. These experiments confirm that CKs can be considered as reequilibrated CVs. Thus, the current classification of CVs and CKs in two distinct groups should be modified in order to account for the existence of the CV-CK continuous metamorphic series from type 3 to 6. We propose to consider radiative heating as a possible cause of metamorphism for CKs. Numerical thermal modeling indicates that carbonaceous meteoroids with low perihelia (between 0.07 and 0.15 AU) can be heated at temperatures up to 780°C. Pre-atmospheric sizes estimated for CVs and CKs (from a few centimeters to 2.5 meters) support this thermal process. Fragmentation of an homogeneous CV-type parent body (possibly the parent asteroid at the origin of the Eos family) could be the source of meteoroids which, due to resonances, move toward the Sun and thus be metamorphosed by radiative heating. This secondary thermal process, affecting only small asteroid fragments, should not be considered as a parent-body process in the sense that it did not occur on the asteroid before its disruption.

La migration de fluides peut être responsable de nombreux processus d’importance sociétale et économique puisqu’elle est associée à des dépôts de minerai où à la formation de volcans d’arc à éruption explosive. La migration de fluides issus des réactions de déshydratation des serpentinites est aussi associée à des changements de comportement rhéologique de ces serpentinites dans les zones de subduction. Ce changement de rhéologie peut être responsable du déclenchement de tremblement de terre dans les zones de subduction. Toutefois, le couplage entre propriétés mécaniques des serpentinites, migration de fluide et cinétique de réaction de déshydratation reste encore peu contraint à l’heure actuelle. Cette thèse apporte des contraintes supplémentaires sur les liens qui existent entre ces propriétés en combinant une étude de serpentinites déshydratées de manière naturelle, de manière expérimentale et en étudiant l’impact de la compaction, moteur de déplacement des fluides, lors de la déshydratation des serpentinites.La déshydratation naturelle et la déshydratation expérimentale des serpentinites produisent des métapéridotites qui présentent des olivines granulaires ou allongées dans le plan de foliation. Ces deux types d’olivines montrent une forte orientation cristallographique préférentielle et une corrélation avec l’antigorite du fait du parallélisme de leurs axes [100] pour les olivines granulaires et de leurs axes [010] pour les olivines allongées avec les axes [001] de l’antigorite. Des marqueurs de déformations sont observés dans les métapéridotites foliées.Les serpentinites déshydratées de manière naturelle et expérimentale montrent des plans de fractures dans lesquels les olivines ont des textures de croissance rapide. Dans le cas des fractures naturelles, l’orientation cristallographique préférentielle des olivines est forte et corrélée au plan de la veine.La serpentinite partiellement déshydratée du massif de Cerro del Almirez montre occasionnellement des lamelles de clinoenstatite dans des grains d’orthoenstatite orientées aléatoirement qui peuvent potentiellement résulter d’une transformation martensitique (maclage mécanique) de l’orthoenstatite. Ces lamelles sont plus nombreuses dans la serpentinite complètement déshydratée et montrent deux orientations. La direction de contrainte calculée est orientée aléatoirementdans la serpentinite partiellement déshydratée et présente une seule orientation dans l’autre serpentinite.L’interprétation de ces résultats proposée dans cette thèse est que la migration de fluides est enregistrée par les textures des produits de réaction, notamment l’olivine. La migration lente et pervasive de fluides produit des olivines granulaires dont les orientations sont apparemment héritées de l’antigorite via des relations topotactiques (développement préférentiel des axes cristallographiques par croissance orientée entre deux minéraux). La migration focalisée de fluide change le mécanisme de croissance des grains conduisant à de la croissance orientée dans le plan de foliation ou dans le plan de la veine, sous l’effet du gradient de pression de fluides. L’extraction des fluides entraine une compaction qui expulse les fluides résiduels dans les pores et qui génère un champ de contrainte non-hydrostatique. Ce champ de contrainte est responsable de la déformation observée et de la transformation martensitique de l’orthoenstatite en clinoenstatite. / Fluid migration may be associated to several processes involved in ore deposit or the formation of forarc volcanoes that have explosive eruption. Fluid migration may also be also associated to change of rheological behavior of dehydrating serpentinite responsible of earthquakes triggering in subduction zones. However, the coupling between mechanical properties of dehydrating serpentinites, fluid migration and kinetics of dehydration reactions remains poorly constrained. This thesis provides new constraints on the link between these properties by combining a study on natural dehydrated serpentinites and experimentally dehydrated serpentinite and by evaluating the impact of metamorphic compaction, which drives fluids motion, on dehydrated serpentinites.Both natural and experimental dehydration of serpentinites produce metaperidotites that shows granular olivines or olivines elongated in the foliation plane. Both types of olivine have strong crystal preferred orientation and are correlated to antigorite as it is visible with [100] axes of granular olivines and [010] axes of elongated olivines parallel to [001] axes of antigorite. Markers of deformation were observed in foliated metaperidotites.Both naturally and experimentally dehydrated serpentinites shows fractures in which olivines have texture of rapid growth. Olivines from fractures in naturally dehydrated samples have strong crystal preferred orientation correlated to the plane of the fracturesPartially dehydrated serpentinite from Cerro del Almirez massif shows minor amount of clinoenstatite lamellae in orthoenstatite grains randomly oriented that may have been formed by martensitic transformation (mechanical twinning) of orthoenstatite. Completely dehydrated serpentinites at two meters of distance have higher amount of clinoenstatite that have two different orientations. Stress direction calculated is randomly oriented in partially dehydrated serpentinite and strongly oriented in completely dehydrated serpentinite.Results are consistent and the interpretation proposed in this thesis is that fluid migration is recorded by textures of products of dehydration reactions. Slow and pervasive fluid migration produces granular olivines with crystal preferred orientation correlated to crystal preferred orientation of antigorite by topotaxial relationships, which are fixed arrangements of crystallographic axes between two minerals due to oriented growth. Focused fluid migration change mechanisms of grain growth resulting in oriented growth of olivines in foliation plane or in plane of veins because of fluid pressure gradient. Fluid extraction lead to metamorphic compaction, which expulse residual fluids from the pores and triggered non-hydrostatic stress field. This non-hydrostatic stress field is responsible of deformation and the martensitic transformation of orthoenstatite to clinoenstatite.

Le carbone est un élément essentiel à la surface de la Terre. Il entre aussi bien dans la composition de certains minéraux (carbonates) que dans les molécules du vivant. Les roches métamorphiques contiennent également des matériaux carbonés (MC) dont l’origine peut être variée. Les MC sous forme solide (matériaux carbonés partiellement ou parfaitement graphitisés) jouent un rôle majeur dans l’évolution pétrologique et géochimique d’une roche enfouie en zone de subduction. Si notre connaissance des MC métamorphiques a largement progressée ces dernières années sur la base d’études naturalistes, expérimentales ou théoriques, il reste de nombreuses questions par exemple autour de la détermination des sources des MC dans les roches métamorphiques. Le rôle des minéralisations en tant que facteur de préservation des MC d’origine biologique (biogénique) est encore mal compris. Nous avons étudié des échantillons naturels (formation Marybank, Nouvelle Zélande) métamorphisés dans le facies schiste bleu et contenant des fossiles végétaux graphitisés et montrant une remarquable préservation morphologique. Nous dressons ainsi un inventaire des processus minéralogiques et chimiques ayant contribué à préserver, ou oblitérer, certaines informations portées par le matériau biologique originel, et plus généralement par le fossile. Pour ce faire, nous avons employé des techniques de caractérisation minéralogiques et géochimiques à haute résolution spatiale des MC fossiles et des minéraux. Nous montrons ainsi que la remarquable préservation morphologique s’accompagne d’une recristallisation avancée de la minéralogie et des MC constituant le fossile. Nous mettons aussi en évidence la présence spectaculaire de nanoparticules de TiO2 dans les MC des fossiles et nous discutons des mécanismes possibles de formation de ces minéralisations exceptionnelles.Il existe des mécanismes complexes, abiotiques, fortement liés aux interactions fluide-roche et permettant la formation de MC graphitiques dans les roches métamorphiques. Ces processus rendent complexe l’étude et l’interprétation des MC dans les roches. Toutefois, ils révèlent le rôle majeur des fluides et des assemblages minéraux dans la dynamique métamorphique du carbone. Nous avons réalisé l’étude détaillée d’un contact entre des serpentinites et des métasédiments (Malaspina, Corse Alpine) au niveau duquel les métasédiments sont décarbonatés. A cause des conditions réductrices imposées par les serpentinites sous-jacentes, le carbone inorganique ainsi libéré précipite sous forme de graphite. Nous employons des méthodes géochimiques, minéralogiques et pétrologiques complémentaires qui permettent de distinguer différentes catégories de matériaux carbonés dans ces roches, mais aussi de proposer un scénario bien contraint de formation abiotique du graphite. Cette étude permet alors de discuter du rôle des gradients redox sur la dynamique du carbone dans une roche métamorphique. L’ensemble de ces travaux sont autant d’exemples qui soulignent certains aspects encore peu explorés du rôle pétrologique fondamental des MC dans les roches métamorphiques. / Carbon is an essential element on the Earth’s surface. It is involved in the formation of certain minerals (carbonates) as well as biomolecules. Metamorphic rocks also contain carbonaceous materials (CM) with various possible origins. Solid CM (partially or completely graphitized CM) play a major role in the petrological and geochemical evolution of a subducted rock. If our knowledge of metamorphic CM increased over the last years based on naturalist, experimental or theoretical studies, many issues remain as to the source of CM in metamorphic rocks for example.The role of mineralization as a factor of preservation of CM of biological origin (biogenic) is still poorly understood. We studied natural samples (Marybank formation, New Zealand) metamorphozed in the blueschist facies and which contain carbonaceous plant fossils that display a remarkable morphological preservation at the microscopic scale. We investigate mineralogical and chemical processes that contributed to preserve, or obliterate, information carried by the original biomaterial, and, more generally, by the fossil. To do so, we have characterized the fossils and the minerals using analytical technics with high special resolution. We show that the remarkable morphological preservation is accompanied by the advanced recristallization of the mineralogy compositing the fossils. We also show the presence of spectacular TiO2 mineral nanocristals in the CM composing the fossils and we discuss about possible mechanisms leading to the formation of these exceptional mineralizations.Complex abiotic processes, intimately linked to fluid-rock interactions, allow the formation of graphitic CM in metamorphic rocks. These processes hinder the study and interpretation of CM in rocks. Nevertheless, they also reveal the major role of fluids and mineral assemblages in the metamorphic dynamics of carbon. We carried a detailed study of a contact between serpentinites and metasediments (Malaspina, Alpine Corsica) that display complete carbonate destabilization. Because of the reduced conditions imposed by the underlying serpentinite, the inorganic carbon released has precipitated and formed graphite. We use geochemical, mineralogical and petrological complementary tools that allow to distinguish different categories of CM in these rocks, and we propose a well constrained scenario for the formation for this abiotic graphite. This study allows discussing the role of redox gradients on the dynamics of carbon in a metamorphic rock.These are all examples stressing the important, and yet poorly explored, petrological role of CM in metamorphic rocks.