La mobilisation des REE et de l’Hf par un fluide aqueux durant les processus métamorphiques HP-BT peut entraîner des perturbations dans la signature des protolithes et/ou dans les datations obtenues par les systèmes isotopiques Sm-Nd et Lu-Hf. L’étude couplée de la transition éclogite - amphibolite de la localité de Vårdalsneset (WGR, Norvège) et des coefficients de partage des REE et de l’Hf entre un fluide aqueux à NaCl ou à CO2 et le grenat pyrope (P = 3 GPa, T = 800°C) déterminés expérimentalement conduit à deux résultats majeurs. Tout d’abord, une différence d’échelle de mobilité entre les REE (mobiles à l’échelle décimétrique) et l’Hf (mobile à l’échelle du grain) est démontrée. Les signatures des protolithes restent cependant identifiables et les âges modèles Sm-Nd et Lu-Hf des métabasites ne sont pas perturbés, arguant d’une mobilité restreinte des REE. Ensuite; cette étude montre l’influence du CO2 dissous dans le fluide aqueux sur le partage fluide-roche des HREE. L'étude expérimentale indique que les HREE sont incompatibles dans le pyrope en présence d'un fluide à CO2. Ces résultats permettent d’expliquer l’appauvrissement en HREE sous l'effet de fluides à H2O-CO2 ou à CO2 des métabasites de Vårdalsneset. / REE and Hf mobility in aqueous fluids during HP-BT metamorphism can disturb magmatic signatures of protoliths and Sm-Nd and Lu-Hf dating. This study performed on both natural samples from Vårdalsneset (WGR, Norway) and experimental estimates of REE and Hf partition coefficients between aqueous fluid with NaCl or CO2 and pyrope (P = 3 GPa, T = 800°C) highlights two main results. Firstly, REE can be mobilized at the sample scale (tens of centimetres) whereas Hf is only mobilized at the grain scale. Magmatic signatures of protoliths are nevertheless recognizable and Nd and Hf model ages are not disturbed, that suggests slight mobility of REE. Secondly, an aqueous fluid with CO2 induces an incompatible behaviour of HREE in pyrope, which can explain the depletion in HREE of the metabasites of Vårdalsneset in presence of a H2O-CO2 or CO2 fluid.

Ce mémoire présente une approche pluridisciplinaire, pétrologique, tectonique,<br />géochronologique par traces de fission, et géophysique, de l'évolution géodynamique de la zone<br />Piémontaise des Alpes occidentales (géotraverse Pelvoux-Dora Maira du programme GéoFrance<br />3D). La zone Piémontaise correspond à la juxtaposition de deux domaines tectonométamorphiques<br />métamorphiques majeurs:<br />-Les Schistes lustrés du Queyras présentent des chemins "pression-température" diversifiés mais<br />compatibles avec une évolution progressive dans les conditions du faciès des schistes bleus.<br />L'ensemble de ces unités a été enfoui à des profondeurs de 20 à 35 km avec des paléo-gradients<br />thermiques de 25 à 30°C/km.<br />-Les unités éclogitiques, correspondant au massif ophiolitique du Monviso et au complexe de<br />croûte continentale de Dora Maira, présentent des conditions métamorphiques hétérogènes avec<br />de fortes sautes en pression témoignant de profondeurs d'enfouissement supérieures à 50 km dans<br />un environnement thermique faible de 4 à 6°C/km.<br />Ces deux types de domaines sont interprétés comme différents niveaux d'une zone de subduction<br />intra-océanique, où les Schistes lustrés du Queyras, à forte composante sédimentaire et détritisme<br />océanique, sont assimilables à un prisme d'accrétion crustal tandis que les ensembles<br />éclogitiques correspondent à une portion d'un prisme profond constitué de péridotites hydratées,<br />associées à des morceaux de croûte océanique échantillonnés à différentes profondeur, le long du<br />plan de Benioff.<br />L'exhumation des schistes bleus et des éclogites s'effectue de façon diachrone, plus précoce pour<br />les schistes bleus que pour les éclogites, par des mécanismes différents, propres à la dynamique<br />interne de chacun des deux prismes, alors que la subduction est encore active. Ce n'est qu'à partir<br />de 30 Ma que l'édifice actuel de la zone Piémontaise est constitué et qu'il est mis en surface dans<br />un contexte strictement collisionnel sous l'effet combiné de l'érosion et de l'extension. Cette<br />extension syn-convergence débute dans les conditions du faciès des schistes verts et correspond<br />dans les domaines éclogitiques à une extension multi-directionnelle, localement cisaillante à<br />vergence Ouest, qui reflète l'exhumation par dénudation tectonique de l'ensemble des unités<br />éclogitiques. Par contre dans les Schistes lustrés du Queyras, les structures syn-schistes verts ont<br />été basculées vers l'Ouest de plusieurs dizaines de degrés au cours de l'exhumation. Le régime en<br />extension de la zone Piémontaise s'initie clairement alors que la chaîne est en raccourcissement<br />global, synchrone des grandes structures chevauchantes et de l'écaillage de la croûte européenne,<br />et se poursuit encore aujourd'hui alors que le système alpin est toujours en convergence.<br />La géométrie actuelle d'échelle crustale des zones internes se caractérise par la présence d'un coin<br />de manteau en position superficielle sous le massif de Dora Maira. Ce morceau de manteau<br />apulien, froid et rigide, a joué tout au long de la collision continentale, le rôle d'un indenteur<br />produisant l'écaillage de la marge européenne sous les zones internes. Ce poinçon mantellique,<br />est découpé en deux parties par l'intermédiaire d'un système de failles inverses verticalisées en<br />surface. Le découpage de ce butoir est à l'origine du partitionnement de la déformation récente à<br />actuelle des Alpes occidentales. L'extension syn-convergence dans la zone Piémontaise est la<br />conséquence du poinçonnement vertical généré par le racourcissement NW / SE enregistré à<br />l'échelle des plaques.<br />Mots clés: Alpes occidentales, zone Piémontaise, métamorphisme HP-BT, subduction intraocéanique,<br />exhumation, extension syn-convergence, indenteur mantellique.

Ce mémoire présente une approche pluridisciplinaire (pétrologie, spectroscopie Raman et MET) de l'évolution des microstructures des serpentinites avec les conditions métamorphiques et la déformation afin de préciser leur comportement en contexte de convergence. Expérimentalement, les différentes variétés de serpentines se compriment de façon régulière jusqu'à 10 GPa à température ambiante. L'augmentation de pression est principalement ajustée par réduction de l'espace interfoliaire. Les liaisons hydrogène liant les feuillets ne sont pas renforcées avec la pression. L'analyse d'échantillons de serpentinites de HP-BT provenant de Cuba et des Alpes a confirmé que l'antigorite est la variété stable à haute pression. Les microstructures de ce minéral varient avec le degré métamorphique. Les antigorites de haut degré, au delà du faciès des schistes bleus, ne présentent pas le désordre polysomatique intracristallin qui caractérise les antigorites de bas degré. Une second étape de mise en ordre des microstructures est proposée sous les conditions éclogitiques par l'élimination des défauts microstructuraux. Mais les serpentinites étant très sensibles à toute déformation rétromorphique, cette mise en ordre n'a pu être observée que sous des conditions de préservation exceptionnelle (Cuba) et n'a pas été confirmée dans les échantillons alpins. Dans les serpentinite alpines, la déformation se manifeste à bas degré métamorphique (transition SV-SB) par des structures cassantes à l'échelle du cristal. Sous des conditions PT plus sévères, la déformation est accommodée principalement par des phénomènes de dissolution recristallisation qui semblent persister jusqu'aux stades éclogitiques. Les défauts plans observés dans les antigorites suggèrent aussi une contribution à la déformation par glissement des feuillets le long des plans (001).