Η παρούσα πτυχιακή εργασία, κύριο σκοπό έχει την μελέτη, την περιγραφή και την κατανόηση των γεωτεκτονικών περιβαλλόντων σχηματισμού καθώς και των επιμέρους διεργασιών που υπέστησαν οι οφιόλιθοι, κατά τη διάρκεια σχηματισμού τους, κατά τη διάρκεια επώθησής τους σε ηπειρωτικό περιθώριο καθώς και μετά την τελική τους τοποθέτηση επί αυτού. Για τη υλοποίηση του σκοπού αυτού, πραγματοποιήθηκε έρευνα υπαίθρου που περιέλαβε συστηματική μακροσκοπική, μικροσκοπική περιγραφή και ταξινόμηση των πετρωμάτων με τη βοήθεια του συστήματος της I.U.G.S. (International Union of Geological Science, STRECKEISEN et al. 2000). Κατά τη διάρκεια της εργασίας υπαίθρου ελήφθησαν αντιπροσωπευτικά δείγματα των λιθολογιών της περιοχής, με στόχο την μικροσκοπική ανάλυση από λεπτές τομές που σχηματίστηκαν και πάρθηκαν από αυτά, καθώς και μακροσκοπική ανάλυση της δομής, των ορυκτών, του ιστού και της υφής, όπου αυτά που μπορούν και διακρίνονται με το γυμνό μάτι και με την αφή. Η μικροσκοπική ανάλυση πραγματοποιήθηκε στις λεπτές τομές, με την βοήθεια πολωτικού μικροσκοπίου, που σε συνδυασμό με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης έδωσαν πιο σαφή και ολοκληρωμένα αποτελέσματα στην έρευνα μας. Εκτός από τις παραπάνω μεθόδους κρίθηκε απαραίτητη και η συμβολή γνώσεων που θα πάρουμε από τη διεξαγωγή ορυκτοχημικών και πετροχημικών αναλύσεων και θα διαφωτίσουν την μελέτη των πετρογενετικών και ιδιαίτερα των μετασωματικών διεργασιών. Στις ορυκτοχημικές αναλύσεις δόθηκε ιδιαίτερη έμφαση στον ακριβή προσδιορισμό της χημικής σύστασης του σπινελίου, του ολιβίνη, του χλωρίτη και των πυροξέων που αναγνωρίστηκαν σε σερπεντινίτες και υπολειμματικούς λιθότυπους καθώς και της αλλαγής σύστασης ορυκτών ίδιας ομάδας στη δομή του ίδιου λιθότυπο ή ακόμα και σε διαφορετικούς λιθότυπους. Από την συνένωση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν μετά την ολοκλήρωση της μελέτης και των ερευνών, προτάθηκαν ερμηνείες που αφορούν την πετρογενετική εξέλιξη του μανδύα της περιοχής και την γεωτεκτονική τοποθέτηση των οφιολίθων στη σημερινή τους θέση. Η μελέτη αυτή έχει επιπλέον στόχο να βοηθήσει στην κατανόηση της παλαιογεωγραφικής και γεωδυναμικής εξέλιξη του ευρύτερου χώρου της βορειοανατολικής Ελλάδας και να συμπλήρωση τα ήδη υπάρχοντα γεωλογικά στοιχεία που θα οδηγήσουν στην επίλυση του μυστηρίου της γεωλογίας των οφιολίθων της ανατολικής ζώνης. Η επιλογή του Γοματίου ως πεδίου έρευνας υπαγορεύτηκε από το γεγονός ότι τα πετρώματα τόσο του οφιολιθικού συμπλέγματος της περιοχής όσο και των επιμέρους οφιολοθικών συμπλεγμάτων της Σερβομακεδονικής ζώνης δεν έχουν υποστεί τόσο συστηματική και εντατική μελέτη. Ακόμα κι αν υπάρχουν μερικές αναφορές σχετικά με τους οφιόλιθους του Γοματίου, αυτές είναι παλιές και τις περισσότερες φορές αφορούν μόνο συγκεκριμένα αναπάντητα ερωτήματα με αποτέλεσμα να υπάρχουν μεγάλα κενά στο βιογραφικό των συγκεκριμένων οφιολίθων. / --

Cette thèse de doctorat se focalise sur la fin du Précambrien, le Néoprotérozoïque, une période charnière dans lhistoire de la Terre, par létude dunités ophiolitiques datées entre 800 et 700 Ma. Les travaux présentés ici portent sur létude pétrographique, géochimique et magnétique des serpentinites de ces ophiolites. Associées à des sutures panafricaines en bordure des cratons ouest africain et amazonien, ces ophiolites sont les témoins des subductions et de la lithosphère océanique associées à la dislocation du supercontinent Rodinia. Létude de ces ophiolites permet de proposer des contextes de formation pour ces sections de lithosphère océanique. Une autre question à lorigine de ce travail était : Létude de la serpentinisation et de lhydrothermalisme associé permet-elle dapporter des contraintes sur le paléoenvironnement océanique ? Les travaux sur les serpentinites et les roches mafiques associées des unités ophiolitiques de lAraguaia belt (757 ± 49 Ma1, Brésil) constituent la première étude géochimique réalisée sur ces unités. La chimie des spinelles couplée à des travaux de modélisation géochimique, portant essentiellement sur les concentrations en REE, attestent dun protolithe hautement réfractaire, ayant enduré entre 14 et 24 % de fusion partielle. Ces travaux témoignent aussi de laffinité abyssale de ces serpentinites, confirmée par les signatures N-MORB et E-MORB des basaltes associés. Il apparait que la serpentinisation de ces unités sest probablement opérée en deux temps, en domaine océanique, puis par interaction avec des fluides dérivés des sédiments encaissants, aboutissant à de forts enrichissements en LILE, en B et en Li dans ces serpentinites. Finalement, nous proposons que ces sections de lithosphère océanique, ainsi que les métasédiments les abritant (Tocantins group), soient les reliques dune transition océan-continent (TOC) en bordure est du craton amazonien. Les études de terrain, pétrographiques et géochimiques sur les sections ophiolitiques de Khzama (762 ± 2 Ma2) et dAït Ahmane (Anti-Atlas, Maroc) ont dans un premier temps permis de confirmer le lien supposé entre ces deux ophiolites. Les spinelles des serpentinites de ces unités sont caractérisés par des Cr# très élevés et des Mg# bas témoignant dun protolithe ayant enduré des taux de fusion supérieurs à 25 %, confirmant leur affinité avec la zone de subduction anti-atlasique. Ceci est corroboré par de très faibles concentrations en éléments incompatibles comme Al, Ti, HREE et HFSE. Le contexte le plus probable concernant la genèse de ces sections de lithosphère est ainsi un même centre daccrétion arrière-arc intra-océanique, à la marge du supercontinent Rodinia. Létude comparative des serpentinites de ces ophiolites a aussi permis de mettre en évidence en évidence lintérêt des mesures magnétiques pour tracer le degré daltération des spinelles chromifères dans les serpentinites, approche pouvant être étendue à dautres types de roches. Notamment, nous montrons que la Cr-magnétite et la ferritchromite peuvent être identifiées à laide des mesures de susceptibilité magnétique en chauffe. Enfin, lassociation des méthodes magnétiques, pétrographiques et géochimiques nous permet de proposer un modèle concernant la formation des veines de magnétite massives de lunité dAït Ahmane Nord. Nous montrons que le triptyque : serpentinites et spinelles altérés et veines de magnétite centimétriques, constitue un système hydrothermal abyssal fossile, de type fumeur noir. Dans ce contexte, les compositions isotopiques en oxygène des veines de magnétite permettent de proposer une valeur du 18O des océans néoprotérozoïques profonds de -1.33 ± 0.98 (VSMOW), soit une valeur très similaire à lactuel (entre -1 et +1 VSMOW). Elle tranche aussi le débat sur lévolution du 18O des océans au cours des temps géologiques en attestant dune constance de celui-ci, au moins depuis le Néoprotérozoïque. / This Doctoral thesis focus on the end of the Precambrian, the Neoproterozoic, a pivotal period in the Earth history, by the study of ophiolitic units dated between 800 and 700 Ma. This work essentially deals with the petrography, geochemistry and magnetism of serpentinites from these ophiolites. They are associated with Panafrican orogenic belts along the West African and the Amazonian cratons and witnesses the subductions and the oceanic lithosphere associated to the break-up of the supercontinent Rodinia. The study of these neoproterozoic ophiolites allowed us to propose the formation settings for these sections of oceanic lithosphere. Another question behind this work is: Does the study of serpentinization and associated hydrothermalism allows one to provide constraints on the oceanic paleoenvironment? Work on the serpentinites and associated mafic rocks from the Araguaia belt ophiolitic units (757 ± 49 Ma1, Brazil) constitute the first geochemical study realized on these units. The Cr-spinel chemistry coupled with geochemical modeling, concerning essentially the REE concentrations, attest to a highly refractory protolith that endured between 14 and 24% of partial melting. This work also indicate an abyssal affinity (i.e. MOR rather than SSZ) of these serpentinites, which is confirmed by the N-MORB and E-MORB geochemical signature of the associated basalts. It appears that the serpentinization of these units probably took place in two steps, first in oceanic domain and then by interaction with fluids derived from the surrounding sediments after obduction, leading to strong LILE, B and Li enrichments in the serpentinites. Finally, we propose two potential settings concerning the origin of the sections of oceanic lithosphere presently found in the Araguaia belt: (1) an ocean-continent transition or (2) slices of a more mature lithosphere trapped into an accretionary wedge. Fieldwork, petrography and geochemical analysis on serpentinites from the Khzama (762± 2 Ma²) and Aït Ahmane ophiolitic sections (Anti-Atlas, Morocco) firstly allowed to confirm the supposed link between these two ophiolites. Cr-spinels in serpentinites from these units are characterized by very high Cr# and low Mg# testifying of a protolith having endured partial melting greater the 25%, confirming their affinity with the anti-atlasic subduction zone. This is corroborated by very low incompatible element concentrations such as Al, Ti, HREE and HFSE. Thus, the most likely setting for the genesis of these sections of lithosphere is a same intra-oceanic back-arc spreading center at the margin of the Rodinia supercontinent. The comparative study of all studied serpentinites from Neoproterozoic ophiolites in different settings also demonstrates the ability of magnetic measurements in monitoring the Cr-spinel alteration degree, a method which can be extended to other types of rocks. In particular, we show that Cr-magnetite and ferritchromite can be identified using thermomagnetic curves. Finally, the association of magnetic, petrographic and geochemical methods allows us to propose a model concerning the formation of the massive magnetite veins of the North Aït Ahmane unit. We show that the triptych consisting in: altered serpentinites, spinels and centimetric magnetite veins, results from a fossil, black smoker type, abyssal hydrothermal system. In this context, the oxygen isotopic compositions of the magnetite veins provide a 18O value of the deep Neoproterozoic oceans of -1.33 ± 0.98 (VSMOW), a value that is very similar to the current one (between -1 and +1 VSMOW). It also settles the debate on the evolution of the 18O of the oceans during geological time, attesting of its consistency, at least since the Neoproterozoic.

Cette thèse de doctorat se focalise sur la fin du Précambrien, le Néoprotérozoïque, une période charnière dans l'histoire de la Terre, par l'étude d'unités ophiolitiques datées entre 800 et 700 Ma. Les travaux présentés ici portent sur l'étude pétrographique, géochimique et magnétique des serpentinites de ces ophiolites. Associées à des sutures panafricaines en bordure des cratons ouest africain et amazonien, ces ophiolites sont des vestiges des subductions et de la lithosphère océanique associées à la dislocation du supercontinent Rodinia. L'étude de ces ophiolites permet de proposer des contextes de formation pour ces sections de lithosphère océanique. Une autre question à l'origine de ce travail était : L'étude de la serpentinisation et de l'hydrothermalisme associé permet-elle d'apporter des contraintes sur le paléoenvironnement océanique ? / This Doctoral thesis focus on the end of the Precambrian, the Neoproterozoic, a pivotal period in the Earth history, by the study of ophiolitic units dated between 800 and 700 Ma. This work essentially deals with the petrography, geochemistry and magnetism of serpentinites from these ophiolites. They are associated with Panafrican orogenic belts along the West African and the Amazonian cratons and witnesses the subductions and the oceanic lithosphere associated to the break-up of the supercontinent Rodinia. The study of these neoproterozoic ophiolites allowed us to propose the formation settings for these sections of oceanic lithosphere. Another question behind this work is: Does the study of serpentinization and associated hydrothermalism allows one to provide constraints on the oceanic paleoenvironment?

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.

Cette thèse de doctorat se focalise sur la fin du Précambrien, le Néoprotérozoïque, une période charnière dans lhistoire de la Terre, par létude dunités ophiolitiques datées entre 800 et 700 Ma. Les travaux présentés ici portent sur létude pétrographique, géochimique et magnétique des serpentinites de ces ophiolites. Associées à des sutures panafricaines en bordure des cratons ouest africain et amazonien, ces ophiolites sont les témoins des subductions et de la lithosphère océanique associées à la dislocation du supercontinent Rodinia. Létude de ces ophiolites permet de proposer des contextes de formation pour ces sections de lithosphère océanique. Une autre question à lorigine de ce travail était : Létude de la serpentinisation et de lhydrothermalisme associé permet-elle dapporter des contraintes sur le paléoenvironnement océanique ? Les travaux sur les serpentinites et les roches mafiques associées des unités ophiolitiques de lAraguaia belt (757 ± 49 Ma1, Brésil) constituent la première étude géochimique réalisée sur ces unités. La chimie des spinelles couplée à des travaux de modélisation géochimique, portant essentiellement sur les concentrations en REE, attestent dun protolithe hautement réfractaire, ayant enduré entre 14 et 24 % de fusion partielle. Ces travaux témoignent aussi de laffinité abyssale de ces serpentinites, confirmée par les signatures N-MORB et E-MORB des basaltes associés. Il apparait que la serpentinisation de ces unités sest probablement opérée en deux temps, en domaine océanique, puis par interaction avec des fluides dérivés des sédiments encaissants, aboutissant à de forts enrichissements en LILE, en B et en Li dans ces serpentinites. Finalement, nous proposons que ces sections de lithosphère océanique, ainsi que les métasédiments les abritant (Tocantins group), soient les reliques dune transition océan-continent (TOC) en bordure est du craton amazonien. Les études de terrain, pétrographiques et géochimiques sur les sections ophiolitiques de Khzama (762 ± 2 Ma2) et dAït Ahmane (Anti-Atlas, Maroc) ont dans un premier temps permis de confirmer le lien supposé entre ces deux ophiolites. Les spinelles des serpentinites de ces unités sont caractérisés par des Cr# très élevés et des Mg# bas témoignant dun protolithe ayant enduré des taux de fusion supérieurs à 25 %, confirmant leur affinité avec la zone de subduction anti-atlasique. Ceci est corroboré par de très faibles concentrations en éléments incompatibles comme Al, Ti, HREE et HFSE. Le contexte le plus probable concernant la genèse de ces sections de lithosphère est ainsi un même centre daccrétion arrière-arc intra-océanique, à la marge du supercontinent Rodinia. Létude comparative des serpentinites de ces ophiolites a aussi permis de mettre en évidence en évidence lintérêt des mesures magnétiques pour tracer le degré daltération des spinelles chromifères dans les serpentinites, approche pouvant être étendue à dautres types de roches. Notamment, nous montrons que la Cr-magnétite et la ferritchromite peuvent être identifiées à laide des mesures de susceptibilité magnétique en chauffe. Enfin, lassociation des méthodes magnétiques, pétrographiques et géochimiques nous permet de proposer un modèle concernant la formation des veines de magnétite massives de lunité dAït Ahmane Nord. Nous montrons que le triptyque : serpentinites et spinelles altérés et veines de magnétite centimétriques, constitue un système hydrothermal abyssal fossile, de type fumeur noir. Dans ce contexte, les compositions isotopiques en oxygène des veines de magnétite permettent de proposer une valeur du 18O des océans néoprotérozoïques profonds de -1.33 ± 0.98 (VSMOW), soit une valeur très similaire à lactuel (entre -1 et +1 VSMOW). Elle tranche aussi le débat sur lévolution du 18O des océans au cours des temps géologiques en attestant dune constance de celui-ci, au moins depuis le Néoprotérozoïque. / This Doctoral thesis focus on the end of the Precambrian, the Neoproterozoic, a pivotal period in the Earth history, by the study of ophiolitic units dated between 800 and 700 Ma. This work essentially deals with the petrography, geochemistry and magnetism of serpentinites from these ophiolites. They are associated with Panafrican orogenic belts along the West African and the Amazonian cratons and witnesses the subductions and the oceanic lithosphere associated to the break-up of the supercontinent Rodinia. The study of these neoproterozoic ophiolites allowed us to propose the formation settings for these sections of oceanic lithosphere. Another question behind this work is: Does the study of serpentinization and associated hydrothermalism allows one to provide constraints on the oceanic paleoenvironment? Work on the serpentinites and associated mafic rocks from the Araguaia belt ophiolitic units (757 ± 49 Ma1, Brazil) constitute the first geochemical study realized on these units. The Cr-spinel chemistry coupled with geochemical modeling, concerning essentially the REE concentrations, attest to a highly refractory protolith that endured between 14 and 24% of partial melting. This work also indicate an abyssal affinity (i.e. MOR rather than SSZ) of these serpentinites, which is confirmed by the N-MORB and E-MORB geochemical signature of the associated basalts. It appears that the serpentinization of these units probably took place in two steps, first in oceanic domain and then by interaction with fluids derived from the surrounding sediments after obduction, leading to strong LILE, B and Li enrichments in the serpentinites. Finally, we propose two potential settings concerning the origin of the sections of oceanic lithosphere presently found in the Araguaia belt: (1) an ocean-continent transition or (2) slices of a more mature lithosphere trapped into an accretionary wedge. Fieldwork, petrography and geochemical analysis on serpentinites from the Khzama (762± 2 Ma²) and Aït Ahmane ophiolitic sections (Anti-Atlas, Morocco) firstly allowed to confirm the supposed link between these two ophiolites. Cr-spinels in serpentinites from these units are characterized by very high Cr# and low Mg# testifying of a protolith having endured partial melting greater the 25%, confirming their affinity with the anti-atlasic subduction zone. This is corroborated by very low incompatible element concentrations such as Al, Ti, HREE and HFSE. Thus, the most likely setting for the genesis of these sections of lithosphere is a same intra-oceanic back-arc spreading center at the margin of the Rodinia supercontinent. The comparative study of all studied serpentinites from Neoproterozoic ophiolites in different settings also demonstrates the ability of magnetic measurements in monitoring the Cr-spinel alteration degree, a method which can be extended to other types of rocks. In particular, we show that Cr-magnetite and ferritchromite can be identified using thermomagnetic curves. Finally, the association of magnetic, petrographic and geochemical methods allows us to propose a model concerning the formation of the massive magnetite veins of the North Aït Ahmane unit. We show that the triptych consisting in: altered serpentinites, spinels and centimetric magnetite veins, results from a fossil, black smoker type, abyssal hydrothermal system. In this context, the oxygen isotopic compositions of the magnetite veins provide a 18O value of the deep Neoproterozoic oceans of -1.33 ± 0.98 (VSMOW), a value that is very similar to the current one (between -1 and +1 VSMOW). It also settles the debate on the evolution of the 18O of the oceans during geological time, attesting of its consistency, at least since the Neoproterozoic.

Decrition pétrographique et pétrochimique des roches cristallines et ophiolites . Description minéralogiques des inclusions dans les serpentinites.

Située à cheval sur la frontière franco-italienne, à proximité du col du Petit-Saint-Bernard, la zone du Versoyen est pincée entre le houiller briançonnais et les massifs cristallins externes, et se rattache structuralement à la zone des Brèches de Tarentaise (extrémité SW de la zone valaisane). Elle est constituée, d'écailles de serpentinites associées à des lentilles gneissiques, et d'un ensemble volcano-sédimentaire caractérisé par des filons-couches basaltiques différenciés, intrusifs dans une série pélitique d'âge Crétacé inférieur à moyen. Dans les parties sommitales du bâti, un débit en coussins est souvent observé. La trilogie ophiolitique classique n'est pas complète, en effet, sont absents les termes mafiques grenus et le "sheeted dike complexe" proprement dit (qui, en l'occurrence, pourrait être représenté par les sills). L'environnement géotectonique, dans lequel le complexe ophiolitique s'est développé, a pu être mis en evidence grâce à des diagrammes de discrimination géochimiques; il s'agirait d'un petit bassin, engendré dans une faille transformante, de type golfe de Californie. D'autre part, ces ophiolites et leurs sédiments associés ont subi une histoire métamorphique complexe qui a pu être retracée, grâce à une étude pétrographique détaillée et à l'analyse par microsonde des minéraux clés, selon le scénario suivant: Lors de la mise en place des sills se produit un métamorphisme de contact, à caractère thermique et hydrothermal, qui a eu lieu aux contacts sills - sédiments encaissants; il a principalement engendré des roches porcelanées, les adinoles. Un métamorphisme de fond océanique a suivi probablement peu après, occasionnant une remobilisation importante d'éléments volatils et produisant également, en certains secteurs, une spilitisation. Ensuite la zone du Versoyen a ete affectée par le métamorphisme régional alpin, à caractère polyphasé, représenté par 3 faciès; le premier, le faciès éclogitique (déjà mentionné lors d'études précédentes, mais considéré jusqu'alors comme "metamorphisme transporté"), a pu être défini comme s'étant développé in situ". La découverte de l'omphacite dans plusieurs secteurs du Versoyen et l'extension géographique de l'apparition de la jadéite notamment, permettent de cerner les conditions P-T qui ont permis la cristallisation des paragenèses éclogitiques; elles se situent entre 7 et 16 kbars, et 300 et 600* C. Un contexte géodynamique inédit est envisagé, soit une zone de subduction avec, conjointement, des phénomènes de surpression, engendrées par un chevauchement,tectonique majeur. Les faciès métamorphiques qui ont suivi sont : le facies schistes bleus, cristallisant, lui aussi, dans des conditions de P-T relativement extrêmes, et le faciès schistes verts, nettement rétrograde. Une approche géochronologique a été tentée, par l'isochrone, calculée pour les glaucophanes, métamorphisme paroxysmal (HP-BT) à 65 ± 16 M.a. ,

The study area comprises the Archaean Manica Greenstone Belt and the Vumba Granite Gneiss, the Proterozoic Messica Granite Gneiss of the Zimbabwe Craton, the possibly allochthonous metasedimentary sequence of the Frontier Formation, the granitoids of the Mozambique Metamorphic Province, which are subdivided into Vanduzi Migmatite Gneiss, the Chimoio Granodiorite Gneiss, the Nhansipfe Granitic Orthogneiss and the Pan-African Tchinhadzandze Granodiorite Gneiss. The rock sequences in the two provinces are cut by mafic intrusions. The greenstone belt comprises mafic to ultramafic and pelitic schists and serpentinites of the Macequece Formation and metasediments ofthe M'BezaNengo Formation. The mafic to ultramafic schists and the serpentinites have chemical signatures of komatiites. The Vumba Granite Gneiss comprises the northern and southern Vumba granitoids dated at 3885±255 Ma, and 2527±632 Ma respectively. They vary from metaluminous to peraluminous, have normative QAP compositions of granodiorites and monzogranites and chemical signatures of mantle fractionates and volcanic-arc granitoids. The Early Proterozoic Messica Granite Gneiss is 2348±267 Ma old, is metaluminous and has QAP compositions of monzogranites and chemical signatures suggesting a crustal source and a volcanic-arc environment. The Frontier Formation comprises quartzite and pelitic schists. The Vanduzi Migmatite Gneiss comprises stromatic and stictolithic types. Two mineral assemblages are distinguished as they contain either garnet or hornblende. The Mid-Proterozoic Chimoio Granodioritic Gneiss is 1236±201 Ma old. It is granodioritic and metaluminous with a chemical signature of volcanic-arc granitoids. The Late Proterozoic Nhansipfe Granitic Orthogneiss is dated at 981 ±83 Ma and varies from metaluminous to peraluminous. The Rb, Nb and Y contents are typical of within-plate granitoids, whereas Ga, Zr, AI, Ce andY are typical of A-type granitoids. The age of the mafic intrusions falls between ~500 and ~11 00 Ma. The rocks typically contain plagioclase, hornblende and clinopyroxene with or without garnet and orthopyroxene. The chemistry of the rocks is typical of sub-alkaline tholeiites. The Tchinhadzandze Granodiorite Gneiss may be part of a Pan African event which lasted till ~450-~500 Ma. The normative feldspar compositions and Rb, Ba and Sr contents are typical of granodiorites. It is metaluminous and has Rb, Y and Nb contents typical of volcanic arc granitoids. The planar fabrics in the Archaean granite-greenstone belt are characterized by E-W to SW-NE strikes and steep dips to N and S and to NW and SE. The mineral lineations and fold axes plunge 60° and 30° respectively towards the E. Within the Mozambique belt, around the central part and in the extreme east of the study area, the planar fabrics have essentially N-S strikes and steep dips to E and Win contrast with complex deformation observed in the migmatites and megacrystic granitoids. The study area can be subdivided into three metamorphic blocks, namely, one of low-grade greenschist facies, one of medium-grade amphibolite facies and a third block of high-grade metamorphism. / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2012. / Geology / unrestricted

La region étudiée s'étend de Bourg St-Maurice (Savoie) à la Thuile (Val d 'Aoste-Italie) , entre la vallée du Reclus et le torrent du Versoyen. Elle correspond à la partie centrale de la zone du Roignais-Versoyen définie par Antoine (1971). . L'Etude pétrographique et géochimique des roches volcaniques basiques a été détaillée grâce aux analyses à la microsonde électronique des pyroxènes reliques et aux dosages des éléments de transition en traces (Cr, Ni, Co, V). Le volcanisme du Versoyen, d 'extension limiitée, s'est mis en place sous forme de sills dans une série pélitique meuble. Au sein des sills les plus épais (10 à 80 m) a été mise en évidence l' existence d'une différenciation sous faible pression partielle d'oxygène, à partir d'un magma tholéiitique hybride (caractère océanique avec quelques tendances continentales). Une spilitisation affecte, au cours de leur refroidissement, les dolérites cristallisées; il s'agit d'un processus hydrothermal se traduisant par la destabilisation de l'olivine, du plagioclase et dans une moindre mesure,du pyroxène, avec un gain en Na, Li, H20 et une perte en Ca, Sr, K, Ba, Rb. L'existence de sources hydrothermales liées à la spilitisation est établie. L'ensemble de ces formations a subi des recristallisations métamorphiques poussées lors de la phase éoalpine (plisse- ments isoclinaux d 'axe N50°). Une paragenèse Schistes Verts à glaucophane précède une paragenèse Schistes Verts de molndre pression. Le contrôle chimique de l'apparition de la première paragenèse est très marqué. Le massif basique de la Pointe du Clapey, au Sud de la région étudiée, est distingué du volcanisIne crétacé du Versoyen, sur des critères pétrographiques géochimiques et structuraux. Afin d 'expliquer la genèse de ce massif, l'hypothèse d 'un volcanisme liasique dans le bassin des calcschistes du Petit St - Bernard est proposée. Les volcanismes liasique et crétacé qui ne constituent en aucune manière des complexes ophiolitiques, sont dus à la distension d'une bordure continentale fragile.

Les serpentinites (roches ultramafiques hydratées contenant environ 13 wt.% d'eau) sont particulièrement abondantes dans la lithosphère océanique formée aux dorsales lentes. En parallèle, il est acquis que les serpentinites sont aussi présentes le long du plan de subduction, et dans la partie hydratée du coin mantellique. Dans ce contexte, elles sont stables jusqu'à des profondeurs de 100 à 170 km correspondant à leur température de déstabilisation de l'ordre de 650-700°C (antigorite breakdown). De nombreux travaux ont montré que les serpentinites provenant de ces deux contextes étaient fortement enrichies en éléments mobiles dans les fluides (e.g. As, Sb, B, Li, Ba, Sr, U, Pb, Cs). L'objectif de ce travail de thèse est d'identifier la ou les phases porteuses de ces éléments dans les serpentinites et d'évaluer le comportement des éléments traces et des Terres Rares au cours de la serpentinisation. L'étude géochimique in situ des phases serpentineuses (chrysotile, lizardite et antigorite) par LA-HR-ICP-MS nous permet de montrer la non mobilité des Terres Rares au cours de la serpentinisation des olivines et des pyroxènes. Par contre, nous observons un enrichissement systématique en éléments mobiles (As, Sb, B, Li, Ba, Sr, U, Pb, Cs) dans les minéraux serpentineux. Une étude comparative entre des serpentinites abyssales subduites et exhumées provenant de l'arc des Grandes Antilles (Cuba et République Dominicaine) et des serpentinites abyssales (MARK zone) nous permet d'affirmer que les éléments mobiles incorporés dans les serpentines ne sont pas remobilisés lors du métamorphisme prograde de subduction. Ces dernières peuvent donc transférer ces éléments à des profondeurs importantes, au-delà de 150 km. A partir de l'étude des serpentinites du Tso Morari (Ladakh, Himalaya), issues de l'hydratation du coin mantellique, nous observons aussi un enrichissement en éléments mobiles (Sb, As, B, U, Pb, Cs, Li). Si le bore et l'uranium sont enrichis indépendamment du minéral primaire, Sb et As sont enrichis préférentiellement dans les olivines serpentinisées, tandis que Pb, Cs et Li sont enrichis dans les orthopyroxènes serpentinisés. Cet enrichissement différentiel traduit la déshydratation progressive des sédiments subduits et l'incorporation successive d'éléments mobiles en fonction de la température de serpentinisation de l'olivine (< 300°C) et du pyroxène (> 300°C). En parallèle, une étude expérimentale en autoclave hydrothermale (2 < P < 4 kbars ; 200 < T < 500°C) et en presse piston cylindre (P = 40 kbars ; T = 500°C) a permis de confirmer l'incorporation du Li et de Sb dans le réseau cristallin des phases serpentineuses. De plus, l'étude isotopique du Li dans les serpentines de synthèse a permis de mettre en évidence un fractionnement isotopique de cet élément en fonction de la nature de la phase serpentineuse. Le Δ7Li(solide-fluide) dans les chrysotiles est positif, tandis que les antigorites et lizardites présentent un Δ7Li(solide-fluide) négatif. Ce fractionnement isotopique traduit l'incorporation préférentielle du 7Li dans les tubes de chrysotiles et du 6Li dans les réseaux cristallins de la lizardite et de l'antigorite. Ainsi, nous confirmons par cette étude le rôle majeur des serpentinites comme vecteurs de l'eau et des éléments mobiles depuis la lithosphère océanique vers le manteau profond, et donc leur participation au recyclage de ces éléments dans les zones de subduction. Il est fortement suspecté que leur déshydratation dans ce contexte soit à même de participer à la fusion partielle du coin mantellique et permettrait alors d'expliquer les enrichissements en éléments mobiles observés dans les laves d'arc (As, U, Pb, Sb, B, Li).