Les phyllosilicates sont des minéraux d'importance dans l'étude des roches métamorphiques et dans les sites de confinement des déchets liés aux activités anthropiques. Or, les modèles thermodynamiques actuels des argiles ne permettent pas de reproduire les variations de volume observées lors de leur déshydratation, ni leur changement de composition lors du métamorphisme. Les modèles thermodynamiques des micas sont en revanche bien contraints à haute température mais ne permettent pas des estimations thermobarométriques précises à moins de 350° C environ.<br />Nous proposons deux modèles thermodynamiques pour les smectites, illites, interstratifiés illites / smectites et micas. Ces modèles permettent respectivement de calculer la composition des phases stables à basse température, incluant les argiles, et l'estimation thermobarométrique de leurs conditions de cristallisation. Ils prennent tous deux en compte l'hydratation des phyllosilicates, variable en fonction de la composition, la pression, la température et l'activité d'eau. L'évaluation des propriétés thermodynamiques des équivalents hydratés des pôles purs des micas et des paramètres de solution solide nécessaires a été réalisée pour reproduire au mieux les contraintes expérimentales de déshydratation, nature des phases stables, calorimétrie ainsi que les estimations des conditions de cristallisation d'une compilation d'analyses, dont la gamme s'étend de la diagenèse à la haute pression - haute température. Ces modèles sont appliqués au calcul de diagramme de phase dans des systèmes chimiques simples et à l'estimation des conditions de cristallisation de phyllosilicates de nombreux échantillons naturels, y compris à partir de cartographies élémentaires.<br />Nous avons testé plusieurs méthodes d'estimation des propriétés thermodynamiques des phases pour lesquelles les contraintes expérimentales et / ou du milieu naturel sont insuffisantes. Aucune d'entre elles ne permet une estimation de l'enthalpie standard de formation directement utilisable à des fins thermobarométriques. Nous proposons cependant une approche pour améliorer cette situation. De plus, nous avons utilisé une méthode de simulation atomistique pour évaluer l'enthalpie de mélange le long de deux solutions solides d'intérêt pour la pétrologie de basse température. Les résultats sont compatibles avec les observations du milieu naturel, et le calcul du solvus entre les pôles muscovite et pyrophyllite confirme l'importance de l'hydratation pour la stabilité des argiles.

L'objectif principal de cette thèse est de décrire les quelques conséquences importantes de l'interaction d'un magma basique avec les sédiments qui forment son encaissant.<br />La première partie du manuscrit rappelle quelques résultats intéressants sur l'influence d'un encaissant sur un magma (assimilation d'encaissant par un magma) et sur l'influence de l'écoulement d'un magma sur l'encaissant (métamorphisme de contact). Cette partie rappelle également comment et pourquoi l'interaction entre les magmas et les roches sédimentaires de l'encaissant est souvent à la base de formation de gisements de métaux.<br />La deuxième partie apporte une nouvelle explication à la formation du gisement de magnétite titanifère de Panzhihua. Cette intrusion basique s'est mise en place dans des dolomies. Les dolomies métamorphisées ont émis une grande masse de CO2 qui a contaminé le magma et augmenté sa fugacité en oxygène. La magnétite a cristallisé précocement dans ce magma à forte fugacité en oxygène. Elle a subi une ségrégation par densité et s'est accumulée en fond de chambre magmatique.<br />Cette partie est en anglais. Elle a fait l'objet d'un article (in press) dans la revue Mineralium Deposita.<br />La troisième partie propose une étude plus détaillée des lithologies de l'auréole de contact de Panzhihua. Des données isotopiques nous permettent d'expliquer la formation des principaux types de skarns rencontrés dans l'auréole de contact. L'essentiel de l'auréole a constitué un système fermé vis-à-vis des éléments majeurs et traces. D'importants flux de CO2 (lors de la décarbonatation) puis d'eau (lors de l'hydratation) ont cependant traversé l'auréole de contact. Un échantillon de marbre à brucite montre des indices de fusion partielle (~20%). Un échantillon de skarn (zebra-rock) présente des indices de mélange chimique entre le magma et la dolomie.<br />La quatrième partie présente les résultats de l'étude d'une seconde auréole de contact, associée au gisement de sulfures de Ni-Cu magmatique d'Aguablanca (Espagne). L'intrusion d'Aguablanca s'est mise en place dans des calcaires argileux. Sa composition chimique montre des indices d'incorporation d'encaissant carbonaté. En modifiant la fugacité en oxygène du magma, l'incorporation de carbonates pourrait être impliqué dans la formation de ce gisement de Ni-Cu. Un modèle simple nous a permis de calculer la composition chimique des protolithes à partir des compositions chimiques des marbres, skarns et hornfels de l'auréole de contact. Nous avons ainsi pu montrer que les calcaires les plus purs sont également ceux qui libèrent le moins de CO2. La présence d'argiles dans les calcaires « impurs » permet diverses réactions de formation de silicates qui libèrent du CO2 lors du métamorphisme.<br />Dans la cinquième partie, nous rappelons la coïncidence temporelle entre la mise en place des grandes provinces magmatiques et les crises de la biosphère. Nous expliquons l'absence de relation de proportionnalité entrele volume de lave émis et l'intensité des crises et montrons que les sédiments sont les principales sources de gaz lors de la mise en place des grandes provinces magmatiques. L'intensité des crises dépend plus de la nature des roches dans lesquelles les trapps se mettent en place que du volume de lave émis.<br />Cette partie comporte une section en anglais, préparée pour être soumise à Geology.

Caractérisation des zonations existant à l'intérieur des coussins spilitiques tant du point de vue structural que chimique. Processus a l'origine de la différenciation chimique que l'on y observe. Nature originelle des laves dont dérivent ces spilites. Éventuelles modifications chimiques subies par les coussins sous l'influence du métamorphisme.

De tous les paramètres du métamorphisme, la pression est celui dont l'influence sur les microstructures cristallines est la plus mal connue. Pour mettre en évidence ce rôle de la pression de formation, une étude de la séquence d'empilement des phyllosilicates a été entreprise en microscopie électronique (HRTEM). Les phyllosilicates présentent la particularité d'avoir des structures bidimensionnelles dont l'adaptation à des variations de leur environnement se fait préférentiellement selon l'axe C d'empilement des feuillets. Pour souligner une influence de la pression, les échantillons ont été choisis les plus proches possibles de pôles purs et ils proviennent de domaines très variés de pression, entre 1 et 30 kbar, mais de . températures similaires autour de 300-400°C, exceptionnellement 750°C. L'essentiel : de ce travail de thèse a concerné tout d'abord la cookéite, qui est une chlorite di- . trioctaédrique lithinifère, avant d'être étendu aux autres phyllosilicates non micacés du métamorphisme, sudoïte, c1inochlore, pyrophyllite et talc. L'augmentation de pression entraîne une mise en ordre remarquable des séquences qui se dépouillent * progressivement de leurs fautes d'empilement. Cette mise en ordre s'accompagne d'une augmentation considérable des périodes d'empilement et un grand nombre de polytypes complexes ont pu être décrits. Le cas du talc est spectaculaire. Des empilements multipériodiques ont été obseNés à 38, 45, 50 couches, comportant des sous-périodes complexes à 7, 10, 12 couches. La pression conditionne la formation de l'interstratifié 1 cookéite/1 paragonite (sali otite) et permet l'apparition exceptionnelle d'un interstratifié à très longue-période 1 :30. Outre la mise en évidence de l'influence de la pression sur le polytypisme et l'interstratification, cette thèse décrit, pour la première fois en grand nombre, des polytypes à longue-période dans les chlorites et le talc. Le métamorphisme apparaît comme une succession d'étapes de dissolution-recristallisation. Les périodes des polytypes complexes et des interstratifiés, ainsi que la fréquence et la répartition des macles dans les structures phyllosilicatées sont probablement liées à l'état des contraintes élastiques agissant localement dans le cristal

Le présent travail s' intéresse à une région déjà très étudiée (F. Ellenberger. P. Saliot et J. Bocquet pour les auteurs les plus récents). Il a pour but d'amener des éléments de réponse à trois problèmes : - l'âge de la série des micaschistes gris dits de l'Arpont (F. Ellenberger 1958), - les formes et les mécanismes de la tectonique alpine ayant affecté le massif, - la pétrographie et les conditions du métamorphisme alpin dans ces roches du Paléozoïque. Ceci a donc été traité en trois parties. Dans le troisième Chapitre, une étude effectuée en collaboration avec G. GOFFE-URBANO et P. SALIOT sur les roches hyperalumineuses anté-dogger de la Vanoise, a été ajoutée afin de préciser les conditions du métamorphisme dans la région. Chaque chapitre est indépendant des autres et a sa pagination, ses figures et sa bibliographie propre. Parallèlement à ce travail, H. GOFFE-URBANOa effectué une étude pétrographique fine des minéralogies de la série cal codolomitique Mésozoïque. afin de déterminer les particularités et les conditions du métamorphisme alpin dans cette série au contact du socle.

Le propos de cette thèse est d'étudier les mécanismes physiques de la déformation intracontinentale sous le double aspect mécanique et thermique. A cause des nombreuses données structurales, géophysiques, pétrologiques ou géochronologiques existantes dans les domaines orogéniques, cette étude s'est plus particulièrement localisée sur la formation des chaînes de montagnes et d'une façon générale sur la collision continentale. Dans une première partie, la déformation lithosphérique est abordée d'un point de vue strictement mécanique par une approche expérimentale qui rend compte d'une partie de la complexité des rhéologies lithosphériques continentales. En particulier, nous nous sommes attachés à respecter les deux comportements extrêmes qui se rencontrent dans la lithosphère.  le comportement fragile (F) (croûte supérieure et dans certains cas une partie du manteau).  un comportement ductile (D) (croûte inférieure et majeure partie du manteau). Les modèles analogiques ont été construits à partir de matériaux qui respectent ces propriétés et qui, de plus, sans l'aide d'une centrifugeuse, respectent la part des forces gravitaires par rapport aux forces tectoniques. Pour respecter le degré de simplification des modèles (les modèles analogiques respectent essentiellement la dualité fragile-ductile et les différences de densité), nous avons considéré la lithosphère comme étant composée de quatre couches (croûte fragile, croûte ductile, manteau fragile, manteau ductile). L'application de la modélisation analogique à la déformation lithosphérique a alors été réalisée par une étude de la résistance à la déformation de chacune des couches de la lithosphère à partir des données expérimentales sur la rhéologie des roches et en fonction essentiellement de la structure thermique. Trois séries d'expériences ont alors été réalisées afin de comprendre les relations entre les conditions aux limites, la composition rhéologique et les déformation :  une première étude sur l'évolution de l'épaississement crustal pendant une collision a mis en évidence l'importance de la rhéologie sur la déformation.  une deuxième étude a permis de caractériser la déformation tridimentionnelle associée au poinçonnement, en particulier la répartition dans l'espace des différents types de failles (chevauchements, décrochements et failles normales).  enfin, une troisième étude a été réalisée pour étudier la vergence et la propagation des failles dans un système fragile-ductile. Dans la deuxième partie de cette thèse, les conséquences thermiques liées à la superposition d'unités crustales ont été étudiées à partir d'un modèle numérique aux différences finies. Les évolutions thermiques (géothermes) et métamorphiques (Chemins Pression-Température-temps i.e. P, T, t) sont indépendantes du nombre d'unités chevauchées, de la chronologie respective des chevauchements et finalement de leur mode de propagation spatial. La forme des chemins (P. T. t) reflète donc en partie l'histoire tectonique des chaînes de montagne. Comme il est difficile de connaître l'histoire de la déformation dans les orogènes uniquement à partir de l'état fini actuel, cette étude s'avère nécessaire pour interpréter les données pétrologiques (évolution de la température en fonction de la pression) et géochronologiques (qui peuvent dans la plupart des cas être considérées comme des relations température-temps) en fonction des évènements tectoniques. Dans le cas des Alpes Occidentales, cette modélisation nous a permis de contraindre les schémas d'évolution tectonique. La dernière partie de cette thèse traite directement des interactions thermo-mécaniques sur la déformation dans les orogènes. On constate en effet que la tectonique tangentielle, qui consiste à superposer des nappes " rigides " les unes sur les autres pour épaissir la croûte, ne peut expliquer tout le champ de déformation finie et les données métamorphiques dans les chaînes de montagne. Nous proposons un processus supplémentaire de déformation lié essentiellement aux forces gravitaires qui peut, d'une part, expliquer le champ de déformation finie, d'une part, des données pétrologiques et géochronologiques dans des zones où le métamorphisme est intense (très haute température et faible pression), en particulier les dômes thermiques.

La région du Haut Vénéon, objet de cette étude, est située dans la partie septentrionale du massif du Pelvoux, qui est l'un des massifs cristallins externes des Alpes occidentales. Les principaux événements métamorphiques et magmatiques sont les suivants, par ordre chronologique croissant : - Métamorphisme blastomylonitique antéhercynien se traduisant notamment par la cataclase de* minéraux relictuels (plagioclase antiperthitique, hornblende brune, grenat "pyrope", sillimanite prismatique, disthène) et la blastèse de quartz sous forme de séries de plaquettes soulignant la schistosité blastomylonitique. Les conditions approchées de ce métamorphisme sont estimées par A. PECHER, 1970 P s = 6, 5 à 8, 5 kb ; PH20 = 2 à 4 kb ; T = 600 à 650° C. - Epanchements régionaux de laves basiques (futures amphibolites). - Métamorphisme "principal", régional, à biotite-grenat-sillimanite fibreuse-cordiérite, auquel est associée une mobilisation régionale. Les conditions de ce métamorphisme " hercynien " de faciès amphibolite supérieur sont ainsi déterminées: T = 660° C ± 30°C; PH20 = 3,7 à 6,1 kb avec Ps >=PH20 -Filons rhyolitiques et granites intrusifs hercyniens (datés dans tout le massif par géochronologie), suivis de leurs cortèges aplo-pegmatitiques et de lamprophyres. - Dépôts houillers, triasiques et liasiques. - Métamorphisme post-liasique lié à la schistosité affectant le socle où ils donnent en particulier les "gneiss ocellaires" et les "granites écrasés", et la couverture sédimentaire principalement liasique. Les recristallisations de quartz, de plagioclase en cristaux hexagonaux granulés, de biotite à pléochroïsme de brun délavé à brun sombre, de chlorite, de séricite, d'épidote témoignent d'un métamorphisme de faciès schistes verts supérieur. - Métamorphisme post-oligocène à prehnite - pumpellyite - Filons de quartz -épidote - Métamorphisme à laumonite-analcime Du point de vue tectonique des déformations continues et discontinues se surimposent à ces événements métamorphiques et magmatiques .Leur axe de raccourcissement maximal est tantôt d'orientation est - ouest, tantôt d'orientation nord- sud. Nous noterons notamment les plis ouverts anté-mobilisat d'amplitude régionale, d'axe nord - sud. Ils sont tordus à l"alpin" par une grande virgation d'amplitude régionale (N 20 à N 150). Celle-ci se décompose dans certains secteurs en des suites de petites virgations, d'amplitude kilométrique,à concavité tournée alternativement vers l'Ouest ou vers l'Est. Elles sont liées à de grands décrochements : dextres orientés N 40 et senestres orientés N 130. Toutes ces virgations affectent notamment la schistosité "alpine" qui a affecté le sédimentaire (surtout le Lias) pincé dans le socle et le cristallin (principalement "gneiss ocellaires" et "granites écrasés"). Deux grands domaines structuraux sont individualisés. Ils sont schématiquement séparés par l'importante faille de décrochement en relais "N 40" Arias - Mariande - Plat de la Selle (cL carte structurale en conclusion). Le sec teur septentrional est tectoniquement très perturbé. C'est une grande zone de faiblesse du socle. Elle a "joué" à plusieurs reprises : schistosité anté-mobilisat des blastomylonites et schistosité "alpine" des " gneiss ocellaires " et des 'granites écrasés'. Ces schistosités sont affectées par le système de décrochements "N 40" et "N 130", et par la famille de failles senestres d'orientation nord-sud. Le secteur méridional est "calme". Les plis anté mobilisat et la concentration du mobilisat à la base des amphibolites sont notamment aisément identifiables.

Une étude structurale systématique , appuyée sur un lever au 1/10 000e entre Névache et la ligne de partage des eaux Arc/Durance (crête Thabor-Rochilles) a permis de mettre en évidence les déformations superposées suivantes: 1/ Schistosité ancienne, discrète et souvent invisible autrement qu'au microscope. Elle fait toujours un angle faible avec So et l'on peut, pour cette raison envisager qu'elle résulte d'une déformation par cisaillement de la pile des couches lors des charriages briançonnais principaux. Toutefois, aucun accident de chevauchement parfaitement caractérisé n'a été rencontré dans ce secteur. 2/ Structures principales: plis hectométriques avec nombreux replis parasites décamétriques, associés au développement d'une schistosité régionale, à pendage W, largement prédominant, plus ou moins serrée suivant les niveaux lithologiques. Ces plis à tendance isoclinale, sont relativement serrés (500 m d'espacement moyen entre les plans axiaux majeurs) et ont des rapports dysharmoniques avec les plis plus ouverts et plus lâches affectant le Mésozoïque. Leurs plans axiaux sont subverticaux dans les secteurs les plus profonds (vallée et rive ouest de la haute Clarée) mais deviennent tout progressivement de plus en plus déversés à l'Est dans la partie haute de l'édifice (crêtes au N de Névache). Cet accroissement du déversement est dû à un ploiement d'ensemble tardif, dit phénomène de "surdéversement", qui s'accompagne d'un cisaillement d'ensemble d' W en E des parties hautes de la zone briançonnaise par rapport à ses parties basses. Ces structures sont à rapporter au "rétrocharriage" des auteurs. 3/ Structures synschisteuses, liées à un cisaillement de sens opposé (transport relatif vers l 'W des parties hautes): plis ouverts décimétriques à métriques, à plans axiaux marqués par une schistosité de crénulation moyennement pentée vers l 'E., fréquents dans les formations permiennes à lithologie peu contrastée mais absents ou représentés de façon douteuse dans les alternances schistogréseuses du Houiller. Ces structures synschisteuses tardives sont particulières à notre secteur d'étude et sont uniquement visibles dans la formation stéphano-permienne du massif de Rochilles - Roche Chateau. Ces phases de déformation synschisteuses plicatives ont toutes une direction subméridienne N 150° à N 175°. 4/ Fractures tardives qui sont successivement subméridiennes (faisceau de la Clarée), puis N 110°; elles s'organisent en couloir de cisaillement à décrochements sénestres avec leurs fractures conjuguées de Riedel (familles de failles du Lautaret). Ajoutons enfin l'existence de bombements tardifs N 70° à N 80° attribuables aux réajustements isostasiques fréquents dans les Alpes occidentales. En dépit d'une disposition évoquant de prime abord " l'éventail Briançonnais ", naguère classique, les caractères structuraux observés permettent donc d'étendre au Paléozoïque de ce secteur du Briançonnais les principales conclusions obtenues, plus au S au niveau du Mésozoïque concernant l'origine polyphasée de ce dispositif et l'enchainement chronologique des déformations qui l'ont engendré. Le métamorphisme régional alpin HP/BT à prehnite-pumpellyite et accessoirement lawsonite ne peut être raccordé avec certitude à la phase tectonique ancienne. Il est en tout cas probable qu'il débute à cette époque, sans qu'il soit possible de savoir s'il se poursuit pendant les autres phases synschisteuses. L'étude lithostratigraphique de la série houillère n'a pas permis d'établir une chronostratigraphie plus précise que celle établie antérieurement , on a seulement pu confirmer l'âge Westphalien C du Houiller, rive gauche de la Clarée. L'analyse sédimentaire montre que les dépôts houillers correspondent à une sédimentation de plate-forme littorale alimentée par un lacis de chenaux divaguants. Cette sédimentation rythmique présente, en définitive, toutes les caractéristiques d'un faciès "Molasse" sans toutefois montrer des dépôts marins calcaires. Au Stéphano-Permien les termes lithologiques deviennent diversifiés hétérogènes et témoignent l'indice de mouvements tectoniques synchrones des dépôts (discordance Dl, D2, etc.) ou post -dépôts (réduction rapide vers le Sud) de la série permienne. Au Stéphano-Permien on observe un changement des conditions paléogéographiques qui deviennent proches d'un milieu deltaïque à torrentiel. Ce travail a permis en outre d'établir un lever précis au 1/10 000e de la zone houillère briançonnaise au Nord de Névache et jusqu'à la limite de partage des eaux Arc/Durance (environ 72 km2).

La région étudiée fait partie de la grande zone structurale d ' Iran Central. Ce domaine, défini par J. Stocklin (1968), est formé d ' une mosaïque de blocs faillés entre les zones plissées , du Zagros au Sud-Ouest et du Kopet Dagh au Nord-Est. Ce socle fut fracturé et "rehomogénéisé" plusieurs fois au cours de ,son histoire géologique (M. Sabzehi, 1974 ; M. Bolourchi, 1975). Il en ressort une disposition en grandes bandes parallèles aux structures régionales (fig. l ) : zone métamorphique de Sanandaj-Sirjan, sutures ophiolitiques du Crétacé sup. (zones à "coloured melange"), ceintures de volcanites éocènes ..* L' orogenèse "alpine" a de nouveau ,fracturé ce socle en lui donnant sa configuration actuelle: suite régulière de blocs soulevés et de bassins intramontagneux parallèlement aux trois directions structurales majeures de l'Iran (NW-SE en arrière du Zagros, E-W avec le mégaanticlinal de l 'Elbourz et N-S dans le "bloc du Lut"). La tectonique cassante est donc le caractère principal de toute l'histoire géologique du Plateau iranien. Ce contrôle structural permanent permet d ' expliquer aussi bien la paléogéographie que les événements magmatiques et métamorphiques qui affectent périodiquement ce domaine particulièrement instable. La zone de volcanisme tertiaire d'Azerbaijan, dont fait partie la reglon étudiée, se situe dans la prolongation de deux des trois grandes bandes volcaniques qui traversent tout l'Iran. Elle se raccorde au Nord-Ouest avec les zones volcaniques du Petit-Caucase et de l 'Anatolie. L' Azerbaijan joue ainsi un rôle de charnière dans l' immense chaîne volcanique qui s ' étend depuis la mer Egée jusqu 'en Afghanistan. A son niveau, le système plissé de l ' Elbourz est relayé par celui du Petit-Caucase tandis que la chaîne volcanique subit une nette inflexion vers le Nord (fig. 2). Les grands accidents méridiens qui interrompent ici les directions structurales NW-SE de l 'Elbourz et E-W de l ' Azerbaijan tiennent une place importante dans l'histoire géologique de la région de Mianeh

Identification d'un complexe de base qui regroupe des ectinites, des migmatites, des granites d'anatexie et des intrusions acides tardi-orogeniques. Il releve essentiellement d'un grand cycle orogenique. La serie de Jamba, ensemble faiblement metamorphise, plissé et arasé, sans aucun magmatisme. La série de Chivanda plissée et metamorphisée dans l'épizone avec une gigantesque granitisation tardi-orogenique. Un volcano-plubonisme tardi-orogénique. Des dépots de sédiments molassiques, L' Oendelongo dépôts détritiques