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Soutenance de thèse de Marion Giusti

8 March 2019

Soutenance de thèse de Marie Bidault

4 March 2019

Soutenance de thèse d’Adriao de Brito Alden

Mélange mécanique et métamorphisme des lithologies basiques et ultrabasiques au cours de la mylonitisation dans le système transformant de St. Paul, dorsale medio-atlantique

 

Le système transformant de St. Paul (SPTS) affiche l’un des contextes tectoniques les plus complexes, composé de quatre failles transformantes, trois segments de dorsale (intra-transformants) qui décalent de 630 km la dorsale équatoriale médio-atlantique. Cette région est connue pour ses roches mantelliques uniques qui émergent dans les îlots Saint-Pierre et Saint-Paul, toujours en cours d’élévation. Le SPTS montre une transition depuis une zone de cisaillement régionale au nord vers une région dominée par des Ocean Core Complexes (OCCs) au sud. Les tectonites recueillies tout le long du système transformant ont subi une déformation généralisée dans des conditions ductiles et fragiles et ont été regroupées de la façon suivante : des ultramylonites ultrabasiques, basiques et intermédiaires. Les mylonites ultrabasiques sont des harzburgites porphyroblastiques à porphyroclastiques avec des restes d’amphiboles équilibrées dans le faciès granulite. Les mylonites basiques sont principalement des gabbros porphyroclastiques fortement transformés en amphibolites. Les mylonites intermédiaires sont des schistes riches en talc-chlorite composés de proportions variables de roches basiques et ultrabasiques fortement déformées et hydratées. Toutes les roches ont une matrice très fine (<0.1 mm), une foliation à bandes très marquées qui ont subi une altération tardive à faible température.

La géothermométrie donne des températures d’équilibre comprises entre 700 et 900 ° C pour les péridotites et entre 700 et 850 ° C pour les roches gabbroiques. Les teneurs en éléments majeurs et traces des mylonites ultrabasiques se situent dans le champ des péridotites abyssales épuisé, provoquées par une faible fusion fractionnelle (jusqu’à 9%), mais elles présentent un enrichissement marqué en terres rares légères et une anomalie positive en Eu. Les mylonites basiques et intermédiaires présentent des spectres de terres rares plats à enrichis (jusqu’à 100 fois les chondrites de classe CI) et des anomalies variables en Eu. Une interaction entre les roches et les fluides via des conduits hydrothermaux est considérée pour expliquer l’enrichissement global des terres rares, et plus spécifiquement pour les terres rares légères. Ces caractéristiques de composition suggèrent une assimilation variable de N-MORB et d’E-MORB au cours de la mylonitisation ou au cours d’une interaction précoce entre la fusion et le magma et une évolution hydrothermale dans des conditions métamorphiques variables. Les failles transformantes sont des milieux mécaniquement résistants qui ne sont pas affaiblis par les minéraux lubrifiants comme le talc ou la serpentine et la déformation se produit principalement en milieu anhydre. Le premier profil de contrainte pour cette région est présenté et suggère une transition plastique-fragile à une profondeur d’environ 15 km.

Mots clés : Zone de fracture, Mylonite, Atlantique équatorial, Métamorphisme, St. Paul, Dorsale Médio-Atlantique

 

Soutenance de thèse de Huixin Guan

Les marges passives volcaniques: origine, structure et développement

 

Une marge passive est une zone de transition non-active entre lithosphère continentale et lithosphère océanique. De nombreuses marges passives présentent un fort développement magmatique (>50%). Ces marges passives volcaniques (MPVs) marquent la rupture lithosphérique au-dessus d’un manteau en fusion et sont typiquement caractérisées par l’intrusion et l’extrusion d’un volume significatif de produits magmatiques dans la croûte lors des périodes ante-rift, syn-rift et post-rift. Ces marges sont parties intégrantes des grandes provinces magmatiques (LIPs).

A partir d’une compilation bibliographique, de données sismiques (profils de sismique réflexion ION-GXT, sismique 3D) et d’observations réalisées sur le terrain à l’Est et à l’Ouest du Groenland, les objectifs de cette thèse étaient : (1) de mieux définir la notion et la structure de marge passive volcanique dans les contextes d’extension lithosphérique polyphasée, (2) de mieux caractériser certains aspects mal compris comme la structure des MPVs obliques, les modes tectoniques d’accommodation des flexures de la croûte supérieure sous les SDRs et l’interprétation des SDRs externes et, (3), de définir la place dans le temps et dans l’espace de la rupture magmatique à l’échelle de la fragmentation d’un super continent comme la Pangée.

Les principaux résultats obtenus au cours de cette thèse sont les suivants :
1) La rupture d’un supercontinent (et la formation des marges passives associées) semble être facilitée par l’injection de magma dans la lithosphère. La dynamique du manteau sous- lithosphérique fragilise cette lithosphère avant la fusion, en particulier le long des structures héritées, mais la rupture continentale, souvent associée à des points triples, est toujours syn-magmatique. Cette rupture peut se propager ensuite de manière non-magmatique (formation de marges passives non-magmatiques) (article en préparation);
2) La géométrie de la transition continent-océan peut être rendue complexe par un polyphasage tectonique (rift sédimentaire précédant la formation d’une MPV). Dans ce cas, la vergence opposée entre détachements du rift sédimentaire et de la MPV conduit à l’isolement d’un « bloc L » dont la géométrie et la subsidence sont fonction de la quantité d’extension initiale du rift sédimentaire et de la durée qui sépare les deux périodes tectoniques, sédimentaires et volcaniques;
3) La limite continent-océan n’est pas facile à définir au niveau des MPVs. Des arguments concordants montrent que les SDRs externes, même s’ils produisent des anomalies magnétiques claires, sont découplés tectoniquement d’une croûte ductile qui pourrait correspondre à une croûte inférieure continentale exhumée, en accord avec certains modèles thermomécaniques. Dans ce contexte, du matériel d’origine continental pourrait exister en profondeur de manière continue au niveau de rides asismiques transverses comme la GIFR dans l’Atlantique Nord, l’Islande constituant un « bloc C » (article soumis);
4) La construction des SDRs internes est contrôlée par des dykes, mais aussi par du magma qui circule dans les failles de détachement qui accommodent ces flexures crustales; ces failles particulières définissent un nouveau type de failles, les « failles magmatiques », probablement asismiques. La flexuration de la croûte supérieure au niveau du « hanging-wall » de ces détachements est analogue à celle d’une entité rigide et élastique en permanence injectée de dykes. Les contraintes principales ne sont pas horizontales et un découplage peut exister à l’extrados des flexures accommodé par des injections de magma syn-tectoniques sous forme de laccolithes injectés entre la croûte supérieure et la base des SDRs.

Mots clés : marges passives volcaniques, SDRs, intrusions, extension lithosphérique, fragmentation continentale

 

Soutenance de thèse de Remigius GAMA

Structure et propagation d’un rift magmatique en bordure de craton : Approche de la Divergence Nord-Tanzanienne par analyse des populations de failles et du réseau de drainage intégrée

A l’extrémité Sud du rift Kenya (branche Est du Rift Est Africain), le plancher Nord-Sud du rift s‘élargit vers l’Ouest, au niveau du lac Natron, par l’intermédiaire d’un paléo-graben, soulevé le long des failles bordières actuelles. Ce dédoublement tectonique intervient à l’approche d’une discontinuité transverse –Eyasi-Gelaï- dont le tracé NE-SW est déduit de l’alignement de structures d’ordres divers (cônes volcanique, épicentres). La discontinuité Eyasi-Gelaï se prolonge vers le SW où elle contrôle la divergence de la vallée axiale en 2 branches dont celle d’Eyasi, parallèle à la fabrique tectonique NE-SW du socle métamorphique. Cette complication structurale du rift se situe à proximité de la bordure du craton tanzanien.

L’étude de la structure profonde de ce dispositif original faut partie des objectifs de l’ANR COLIBREA (C. Tibéri, Univ. Montpellier). Nous proposons de compléter cette étude, essentiellement géophysique, par l’analyse structurale et géomorphologique du dispositif de surface. Il s’agira de préciser

  1. la géométrie et la cinématique des populations de failles synrift contrôlant la vallée axiale, puis
  2. le rôle de l’héritage structural (structures cratoniques versus protérozoïques) sur la propagation du rifting.

L’étape préliminaire de l’étude sera d’extraire les populations de failles à partir de l’imagerie satellite et des MNT. L’identification d’éventuels paléo-réseaux hydrographiques permettra de préciser l’importance des mouvements verticaux le long des failles bordières et/ou transverses.

Préciser la cinématique des failles nécessite l’acquisition de données structurales afin de définir la nature des déplacements et leur chronologie relative. L’étude de terrain sera axée sur le secteur Natron où coexistent le paléo-graben et la discontinuité transverse. Le remplissage du paléo-graben (jamais étudié à ce jour) devra être aussi précisé, et le cas échéant, daté.

Concernant la structure profonde du dispositif, les résultats géophysiques de l’ANR Jeunes Chercheurs COLIBREA (Géosciences Montpellier) et du projet US CRAFTI (Université de Rochester, USA), en cours, déduits des données de sismologie, de magnétotellurique, de gravimétrie et de sismotectonique, complètent les résultats du projet sismologique SEISMO-TANZ (2007) et offrent ainsi des conditions idéales pour associer observations de surface et mécanismes profonds dans un modèle crustal 3D.

Mots clés

rift, divergence, failles, craton, héritage structural, discontinuité mécanique, Sud Kenya, Nord Tanzanie, imagerie satellite, géophysique, magnétotellurique, sismologie, gravimétrie.

Directeurs de thèse : Pascal Tarits & Bernard Le Gall (LGO, UBO),  Nelson Boniface (UDSM, Tanzanie)

Autre encadrant :  Christine Authemayou (LGO)