Les zones de convergence ont des signatures tectoniques, morphologiques et thermiques très variables. Certains orogènes, comme les Andes Centrales, peuvent avoir un régime tectonique localement neutre à extensif, tandis que l'ensemble de la chaîne est en raccourcissement. L'équilibre entre les forces tectoniques et la flottabilité de la croûte détermine la dynamique de la marge. Les paramètres physiques qui contrôlent l'évolution de la marge peuvent être déduits de la topographie ; pour les Andes, les contraintes en jeu varient entre 25 MPa et 75 MPa, la force totale impliquée est d'environ 5.1012 N m-1, la viscosité est de l'ordre de 2.1021 Pa s. Un modèle dynamique de déformation des marges est développé, en assimilant la lithosphère à une plaque mince visqueuse. Des différences mineures dans les conditions aux limites permettent de reproduire convenablement l'évolution de marges actives très différentes, compressives ou extensives. La contribution motrice de la racine lithosphérique à la dynamique est également examinée. Les relations génétiques entre dynamique et régime thermique impliquent une très forte variabilité du champ thermique des marges actives. On distingue les sources de chaleur « statiques » qui incluent le flux de chaleur mantellique et la production radiogénique crustale, et les sources « dynamiques » qui dépendent de la cinématique de l'orogenèse, comme la friction à la base de la lithosphère, le magmatisme, l'ablation convective de la lithosphère, l'érosion, la sédimentation, etc. Une étude théorique systématique permet de hiérarchiser les processus thermiques. Un intérêt particulier est accordé aux perturbations induites par les processus superficiels. Ces investigations sont appliquées aux Andes Centrales, où les données thermiques sont abondantes.

La distribution spatiale des massifs UHP/BT montre que leur exhumation est un phénomène 3D qui a lieu uni-quement dans des zones particulières des chaînes de montagnes caractérisées par une complexité structurale et/ou géométrique. Dans les expériences de modélisation thermomécanique 2D de la subduction continentale en régime de faible compression, nous obtenons l'exhumation de roches HP depuis des profondeurs d'environs 70 km. La croûte continentale subduite plus profondément dans l'asthenosphere devient trop chaude (peu résis-tante). Elle se détache du manteau continental subduit, flue verticalement et se sous plaque sous la plaque chevauchante. La subduction continentale en régime de forte compression peut provoquer la rupture de la plaque chevauchante dans l'arc volcanique ou le bassin arrière arc aboutissant à la subduction du bloc avant arc ou de la plaque d'arc. La croûte continentale subduite avec ces unités peut atteindre 200 km de profondeur en étant gui-dée par ces unités et le manteau continental subduit. Dans ces conditions, la croûte est soumise aux conditions UHP/BT, mais elle ne peut pas être exhumé dans un contexte 2D. Nous montrons numériquement en 3D, que la subduction le long d'une frontière de plaques convexe entraîne localement dans la plaque chevauchante une extension horizontale parallèle à la frontière qui provoque localement le retrait du front de cette plaque et la réduction de la pression inter plaque. En imposant cette déformation extensive à la plaque chevauchante dans un modèle expérimental thermomécanique 3D nous avons obtenus l'exhumation locale des roches UHP/BT et avons pu étudier en détails son mécanisme.

Ce travail concerne une région dont deux singularités apparaissent d'emblée sur les cartes à petite échelle (par exemple le cartouche de la fig.1) les zones alpines internes y amorcent un important rétrécissement entre les môles cristallins externe de l'Argentera-Mercantour et interne de Dora-Maira ; en même temps, les directions structurales de l'arc alpin s'infléchissent, puisqu'un quart de cercle est tourné entre Briançon et le Briançonnais ligure. Dans la région d'Acceglio, ce début de rétrécissement extrême ne va pas sans conséquences importantes sur le mode d'affleurement des différentes unités géologiques: les terrains essentiellement siliceux sont souvent verticalisés, en tout cas fortement redressés voire rétrodéversés, et les contacts anormaux sont la règle. Les altitudes étant au-dessus de la moyenne alpine, entre 1100 m et 2900 m, l'érosion de telles structures produit une morphologie vive et contrastée et facilite l'apparition de parties assez profondes de l' édifice montagneux. Sur une transversale passant légèrement au Sud d'Acceglio se succèdent rapidement d'Ouest en Est : le cristallin externe de l'Argentera et sa couverture dauphinoise orientale autochtone; au-delà du chevauchement pennique frontal, les zones internes, penniques : la zone sub-briançonnaise ; le versant occidental, externe, de la zone briançonnaise et son axe vertical, l'un et l'autre surtout calcaires , puis son versant oriental, interne puis ultra - briançonndis, l'un et l'autre surtout siliceux; la zone piémontaise à brèches , puis à ophiolites ; enfin, un massif calcaréodolomitique triasique directement adjacent au cristallin interne de Dora-Maira. Plus au Nord-Ouest, entre Argentera et Pelvoux (cristallins externes) vient s'intercaler , entre Sub-briançonnais et Briançonnais, la Nappe du Flysch à Helminthoïdes dont l' origine piémonto-ligure est généralement admise .

En raison de sa localisation particulière en bordure du craton Ouest Africain, le Maroc révèle une histoire géodynamique complexe qui commence au Paléoprotérozoïque et qui se poursuit jusqu'aux derniers évènements alpins. Ce polyphasage se traduit notamment par la formation de minéralisations télescopées dans le temps et dans l'espace. Le gisement aurifère de Tamlalt-Menhouhou se situe sur la bordure sud de la boutonnière paléozoïque de Tamlalt (Haut-Atlas oriental), jouxtant la limite entre la chaîne intra-cratonique atlasique du Haut- Atlas et la chaîne panafricaine de l'Anti-Atlas. Les minéralisations sont encaissées dans des formations volcano-sédimentaires de l'Ediacarien (âge U/Pb : 569 ± 8 Ma) probablement mise en place dans un contexte d'arrière-arc. Les roches felsiques néoprotérozoïques ont révélé le caractère fertile de la croûte néoprotérozoïque supérieure avec la présence d'une minéralisation barytique et d'une minéralisation ferrifère de type "Banded Iron Formations". Le secteur aurifère de Tamlalt-Menhouhou est recoupé par de nombreux décrochevauchements compatibles avec une tectonique cisaillante dextre. Deux minéralisations aurifères ont pu être identifiées : (i) une minéralisation aurifère primaire de type "Iron Oxide Copper Gold deposit" (IOCG) associée à un altération sodique (± calcique) caractérisée par un enrichissement en Au, Cu, Fe, Co, Ni, Mo, As, Sb, ± Bi, et (ii) une minéralisation aurifère secondaire de type "Shear zone related gold deposit" associée aux altérations argilleuses et phylliteuses localisées le long des décro-chevauchements. L'étude détaillée à la microsonde ionique effectuée sur les zircons hydrothermaux génétiquement associés au phénomène d'albitisation permet d'obtenir un âge Ordovicien supérieur de 449 ± 8 Ma pour la minéralisation aurifère primaire, ce qui constitue une première au Maroc. Cet âge est confirmé par la datation 40Ar/39Ar sur deux mono-grains de muscovites soulignant le potentiel des zircons à enregistrer des évènements hydrothermaux, et leur intérêt en métallogénie. La minéralisation aurifère secondaire est datée à 293 ± 7 Ma (Stéphano-autunien) par géochronologie 40Ar/39Ar sur des phengites associées à l'altération argilleuse et phylliteuse et aux veines de quartz aurifères. Cet âge est en accord avec celui proposé pour la phase cisaillante dextre tardi-varisque, et souligne l'importance de cette orogenèse pour la remobilisation de pré-concentrations métallifères.

La tectonique intracontinentale de la chaîne hercynienne d'Europe est explorée en combinant géologie structurale, pétrologie métamorphique et géochronologie. Cette approche est appliquée à l'étude de différents niveaux de la croûte orogénique dans deux témoins hercyniens − le dôme d'Orlica-Śnieżnik (Sudètes) et les Vosges (NE France) − afin de reconstituer leur évolution paléozoïque. Au Dévonien, l'activité de zones de subduction peut localement aboutir à l'ouverture de bassins d'arrière-arc, mais génère essentiellement un épaississement crustal en domaine intracontinental. Dans les deux massifs, la croûte orogénique se forme alors par amalgamation de portions autochtones et allochtones. La collision dévono-carbonifère est ensuite responsable d'une évolution tectono-métamorphique polyphasée. Au début du Carbonifère inférieur, des transferts verticaux de matière s'opèrent grâce à un plissement d'échelle crustale et juxtaposent ainsi la croûte moyenne enfouie avec la croûte inférieure extrudée. Ce phénomène est remplacé par un aplatissement localisé conduisant à la formation d'une discontinuité intra-orogénique majeure au niveau de la croûte moyenne. Cette discontinuité va permettre un découplage total de la déformation entre croûte supérieure et croûte inférieure, et sa réactivation en régime extensif va favoriser l'exhumation de l'ensemble du système. A la fin du Carbonifère inférieur, l'exhumation est simultanément accommodée par un mécanisme d'amincissement ductile opérant en régime coaxial au coeur de l'orogène et par l'activité de systèmes de détachement fortement non-coaxiaux développés vers les bordures de la chaîne. Dans le cadre de l'orogenèse hercynienne, l'évolution des Sudètes paraît contrôlée par la fermeture du bassin saxothuringien situé au Nord. A l'inverse, le socle vosgien enregistre initialement l'influence des subductions quasi-orthogonales du bassin saxothuringien et de l'océan Paléotéthys avant de subir les effets de la fermeture du système rhénohercynien. Les processus reconnus dans ce travail suggèrent finalement que le caractère de la tectonique intracontinentale n'a que peu varié au cours du Phanérozoïque.

Le craton ouest-africain héberge de nombreux gisements et occurrences aurifères encaissés dans des terrains paléoprotérozoïques. Ces terrains birimiens se sont formés et accrétés lors du cycle orogénique éburnéen qui s’est déroulé entre 2,25 et 1,98 Ga. Six gisements d’or situés au Burkina Faso et au Ghana ont été étudiés dans le but d’établir une corrélation entre les différentes phases de l’orogenèse et le (ou les) événement(s) minéralisateur(s). L’étude détaillée de la minéralisation de ces six gisements a confirmé leur nature orogénique, mais a également révélé la présence d’un porphyre à Cu (±Au) dans le district minier de Gaoua, Burkina Faso. Par ailleurs, nos observations ont mis en évidence le caractère polyphasé de la minéralisation au sein d’un même gisement. Les datations Re-Os menées sur des sulfures directement liés à la minéralisation en or permettent de distinguer deux grandes périodes métallogéniques au sein de l’orogenèse éburnéenne. La première période se déroule lors de la phase d’accrétion magmatique D1 et de la phase de transition D2, soit entre 2200 et 2120 Ma. Cette période est caractérisée par une minéralisation à faibles teneurs disséminée dans les roches encaissantes. La deuxième période métallogénique prend place lors des stades cassants tardifs de l’orogenèse, aux alentours de 2050-2040 Ma. Elle est représentée par une minéralisation à or visible à plus fortes teneurs, concentrée dans des veines, des brèches et des zones de cisaillement. La mise en évidence de l’existence de minéralisations aurifères précoces pourrait avoir des conséquences sur la compréhension des gisements de type paléoplacer observés notamment au Ghana. Ces minéralisations primaires pourraient en effet constituer la source de l’or des paléoplacers tarkwaïens, mis en place à partir de 2130 Ma, qui demeure inconnue / The West African craton is a region enriched in gold deposits and occurrences which are hosted in Paleoproterozoic terrains. These Birimian terrains formed during the Eburnean orogeny which took place between 2.25 and 1.98 Ga. Six gold deposits situated in Burkina Faso and Ghana were studied in order to define a correlation between the different orogenic phases and the mineralizing event(s). The detailed study of the mineralization of the six deposits confirmed the importance of the orogenic gold deposits in the West African craton. Moreover, the existence of a Cu (±Au) porphyry deposit was revealed in the mining district of Gaoua, southwestern Burkina Faso. Our observations highlighted the polyphased character of gold mineralization within nearly all of the studied deposits. Re-Os dating performed on sulfides directly linked to the gold mineralization permitted two main metallogenic periods to be distinguished. The first period was coincident with the D1 and D2 orogenic phases, occurring between 2200 and 2120 Ma, and representing respectively magmatic accretion and transition towards a collisional regime. This period was characterized by low grade disseminated gold mineralization. The second metallogenic period took place during the later brittle deformational phases of the orogeny, ca. 2050-2040 Ma. This secondary mineralization contains visible gold concentrated in veins, breccias and shear zones, and displays higher gold grades. Geochronological evidence for the existence of early gold mineralization could have consequences for the understanding of paleoplacer-type deposits, observed primarily in Ghana. Indeed, this primary mineralization could represent a potential source for gold found in Tarkwaian paleoplacers, which formed after 2130 Ma, and for which the provenance of the gold remains unidentified

La formation de la croute continentale est une des conséquences majeures de la différenciation de la Terre. Les avancées récentes dans la compréhension de ce phénomène résultent de l’amélioration des techniques analytiques permettant la mesure in situ des compositions isotopiques en U-Pb-Hf-O de grains de zircon, minéral abondant dans les roches crustales. Cette étude reconstitue l’histoire du segment de croute affleurant dans l’est du Massif Central français (MCF), portion de la chaine Varisque d’Europe de l’Ouest, dans le but d’évaluer les limites d’utilisation des zircons pour retracer l’évolution crustale. L’origine et la signification géodynamique des principales unités lithologiques du MCF ont été étudiées en combinant les approches classiques de la pétrologie avec des données isotopiques U-Pb-Hf-O acquises sur zircon. Deux incohérences majeures existent entre nos résultats et les conclusions tirées de l’étude des zircons considérés hors de leur contexte pétrologique, approche généralement suivie pour analyser l’évolution crustale. Les âges modèles calculés à partir des données Hf suggèrent une importante croissance crustale au Mésoproterozoique dans le MCF, en contradiction avec le fait que 60% de la croute locale soit d’âge Néoproterozoïque. De plus, 5 à 10% de la croute du MCF a été formée durant l’orogènese Varisque sans que cela ne soit enregistré par le zircon. Dans les deux cas, ces incohérences résultent du caractère hybride des signatures isotopiques portées par les zircons. Celles-ci ne peuvent être correctement détectées et interprétées qu’en disposant de données pétrologiques complémentaires sur les roches contenant les grains analysés / The formation of the continental crust is a major consequence of Earth differentiation. Understanding how the crust formed and evolved through time is paramount to locate the vast mineral deposits hosted therein and address its influence on the global climate, ultimately affecting the development of terrestrial life. Recent advances on the topic of continental crust evolution benefited from improvements of analytical techniques enabling in situ measurements of U-Pb- Hf-O isotope compositions in zircon, a widespread accessory mineral of continental igneous rocks. The time constrains derived from the U-Pb chronometer coupled with the petrogenetic information retrieved from Hf-O isotope signatures are currently used to unravel the diversity and succession of magmatic events affecting the continental crust at the regional and global scales. This study reconstructs the evolutionary path followed by the crust segment today exposed in the eastern part of the French Massif Central (FMC), a portion of the Variscan belt of Western Europe, with the aim to investigate the potential flaws of the zircon record of crust evolution. In this scope, the origin and geodynamic significance of the constituent FMC lithological units are tackled by combining conventional petrological observations with zircon U-Pb-Hf-O isotope data. The results obtained following this integrated approach are then confronted to the conclusions that would have been drawn solely from zircon isotopic signatures, taken out of their petrological context, as is commonly performed in studies investigating crust evolution. The oldest rocks of the FMC correspond to Ediacaran (590_550 Ma) meta-sediments deposited in back-arc basins along the northern Gondwana margin. Such basins were fed by a mixed detritus originating from the adjacent Cadomian magmatic arc and a distal Gondwana source, presumably the Sahara Metacraton. Partial melting of these meta-sediments at the Ediacaran/Cambrian boundary led to voluminous S-type granitic magmatism, pinpointing a first major crust reworking event in the FMC. The origin of anatexis likely stems from the transient thickening of the hot, back-arc crust caused by the flattening of the Cadomian subduction. Subordinate melting of the depleted backarc mantle at that time is also documented. During the Lower Paleozoic, rifting of the northern Gondwana provoked coeval crust and (limited) mantle melting. Mantle-derived igneous rocks show markedly diverse trace element and isotopic signatures, consistent with a very heterogeneous mantle source pervasively modi_ed by the Cadomian subduction. Finally, the Variscan collision resulted in crustal melting as evidenced by the emplacement of S-type granites and the formation of migmatite domes, the spatial distribution of which being partly controlled by the crustal architecture inherited from pre-orogenic events. Synchronous intrusion of mafic mantle-derived magmas and their differentiates testify for Variscan post-collisional new continental crust production in the FMC. Two major inconsistencies exist between these results and the zircon record. First, zircon Hf model ages would point to substantial Mesoproterozoic crust formation in the FMC whereas more than 60% of the crust is actually Neoproterozoic in age. Second, new additions to the continental crust volume during the Variscan orogeny are not recorded even though 5 to 10% of the exposed crust formed at that time. The origin of both discrepancies inherently lies in the mixed isotopic signature carried by many zircon grains. Such equivocal information can only be detected when additional petrological constrains on the zircon host rocks are available and provide guidance in interpreting the zircon record of crust evolution

L’analyse des données magnétiques et gravimétriques de la partie nord de la ceinture trans-saharienne a permis de proposer une carte de compartimentalisation géophysique et rhéologique des structures crustales et de visualiser les terranes du bouclier Touareg sur plus de 1000 km au nord, sous les bassins sédimentaires sahariens et plusieurs aspects ont pu être discutés. Un pseudo réseau de quatre générations successives de paléovallées et incisions a été mis en évidence dans la succession glaciaire de l’Ordovicien supérieur au NE du bassin d’Illizi sur la base des données sismiques de haute résolution. Pour chaque incision, la géométrie ainsi que les faciès sismiques de leur remplissage ont été déterminés. Un parallélisme entre la distribution de certaines paléovallées et l'orientation des anomalies magnétiques a été observé, mais aucune relation stratigraphique entre ces structures n'a été identifiée sur les sections sismiques. Un réseau complexe de vallées tunnel glaciaires du Pléistocène en mer du Nord a été identifié sur la base de données aéromagnétiques à haute résolution. Une analyse magnétique détaillée a été réalisée en combinant plusieurs méthodes magnétiques. A la fin, des modèles magnétiques synthétiques 2D ont été calculés pour les incisions ordoviciennes, appliqué pour le cas du bassin d’Illizi. Les résultats obtenus montrent que leur détection magnétique est possible, si toutes fois un levé magnétique à haute résolution serait disponible. / The magnetic and gravimetric data analysis of the northern part of the trans-saharan belt allowed to propose a geophysical and rheological compartmentalization map of its crustal structures and to visualize the Tuareg shield terranes over 1000 km to the north, under the saharan sedimentary basins and several aspects have been discussed. A pseudo network of four successive generations of paleovalleys and incisions has been identified on the upper Ordovician glacial succession in the north-eastern part of the Illizi basin on the basis of high-resolution seismic data. For each incision, the geometry and seismic facies of their filling have been determined. Parallelism between the distribution of some paleovalleys and magnetic anomaly orientations has been observed, but no stratigraphic relationship between them has been identified on seismic sections. A complex network of Pleistocene glacial tunnel valleys in the North Sea has been identified on the basis of high-resolution aeromagnetic data. A detailed magnetic analysis was performed by combining several magnetic methods. Finally, 2D synthetic magnetic models were calculated for Ordovician incisions, applied in the case of the Illizi basin. The results obtained show that their magnetic detection is possible, if a high-resolution magnetic survey would still be available.

Ce travail de thèse est essentiellement consacré à l'investigation des populations de zircons et de l'âge des protolithes des formations varisques grâce à une datation U-Pb in situ systématique par le couplage Laser/MC-ICPMS, dans des formations orthodérivées, métasédimentaires et magmatiques tardi-orogéniques du Massif Central français et du domaine Sud armoricain. Cette étude a montré que les populations de zircons sont largement héritées, s'étalant de l'Archéen au Paléozoïque inférieur. L'ensemble des pics d'âges obtenus, ainsi que l'absence d'âge mésoprotérozoïque (1.7-1.1 Ga) accréditent l'affinité gondwanienne de ces formations. Des âges maximum de dépôt sont proposés pour les métasédiments des principales unités définies dans le Massif Central. Ces âges maximum de dépôt sont décroissants suivant l'empilement lithotectonique reconnu. En marge de ce travail, nous avons pu déterminer que les âges de mise en place des granitoïdes du Sillon Houiller (Massif Central) et du golfe du Morbihan se situent aux alentours de 300 Ma. Des âges plus anciens, principalement obtenus sur monazite lors d'études antérieures, ont été réinterprétés comme des âges hérités. L'abondance de zircons hérités d'âge ordovicien et néoprotérozoïque met en évidence la large contribution des métagranites et métasédiments fertiles de ces périodes dans la source des granites tardi-orogéniques varisques. Le granite de Sarzeau expose de plus les traces d'un protolithe silurien. Le recyclage de la croûte continentale est caractérisé par une évolution polycyclique au cours de l'orogénèse varisque, avec tout d'abord l'érosion de formations du craton africain, majoritairement d'âge néoprotérozoïque, puis la superposition des événements magmatiques cambro-ordoviciens et syn-orogéniques varisques.

Ce travail contribue à la connaissance du Carbonifère briançonnais/zone houillère et a été poursuivi dans les années 1950. Il a été mené avec les moyens suivants : levées de cartes, relevées des galeries hydroélectriques, et analyse de lames minces. La zone étudiée couvre la vallée de l'Arc, le bassin du Doron de Bozel, et la vallée de l'Isère (pour partie)