| Přispěvatelé: |
Géosciences Environnement Toulouse (GET), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paul Sabatier - Toulouse III, Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (Alger, Algérie), Stéphanie Duchêne, Abderrahmane Bendaoud, Julien Berger |
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Through a petrochronological study of high-pressure (HP) rocks, this thesis aims to improve the general understanding of variscan dynamics in the french Massif Central (FMC) by addressing different questions: i) Which units record HP metamorphism in the FMC? ii) What is the origin of the diversity in HP metamorphism in the FMC? iii) What is the age of HP metamorphism? iv) What is the number of subduction zones involved in FMC structuration. i) It is generally accepted that eclogites evidencing HP metamorphism in the FMC are localized in the Upper Gneiss Unit (UGU), a unit formed by migmatitic paragneisses containing retrogressed eclogites. However, pressure-temperature (P-T) investigations in the southern part of the massif (Najac-Laguépie units) evidenced a second HP unit. The presence of eclogitic micaschists (570°C, 16 kbar) containing lenses of fresh eclogites in the Najac massif has been attributed to the existence of an Intermediate Unit (IU) which have already been mentionned in the Limousin. The amphibolites of Laguépie that recorded granulitic conditions (710°C, 10 kbar) around 363 Ma have been associated with the UGU. Thus, it is proposed in this work that HP metamorphism in the MCF is localized in two distinct structural units. ii) The subdivision of eclogites in the MCF is based on temperatures of crystallization at the pressure peak. Hence, we distinguish HP/LT eclogites having crystallized below 700°C and HP/HT eclogites having crystallized above 700°C. In the Limousin, a P-T study comparing the two types of eclogites located in the two different tectono-metamorphic units (fresh eclogites of the IU and retrogressed eclogites of the UGU) shows different geothermal gradients at the pressure peak, about 7-8°C/ km for the IU and 8-12°C/ km for the UGU. The plurality in calculated gradients reflect different pressures for comparable temperatures (grossly between 650-700°C). The conditions of exhumation are significantly different between the two units: the IU eclogites characterize an exhumation supported by a decrease in temperature while the UGU eclogites show an exhumation at constant temperature or even with a slight heating. Thus, the diversity in HP metamorphism in the FMC can be mostly attributed to a contrasted post-eclogitic evolution more than to different crystallization temperatures at pressure peak. In comparison with Aegean dynamics, two different exhumation processes are proposed. The UGU eclogites would reflect an exhumation by accretion to the upper plate, driven by a slab roll-back mechanism. This mechanism explains the "hot" exhumation as suggested for some HP rocks of the Cyclades (Naxos). The eclogites of the IU would have been exhumed in the accretionary prism like the HP units of Crete. iii) The geochronological study of the two eclogites allowed to constrain U-Pb age for HP metamorphism by LA-ICP-MS on zircons at 377± 1 Ma in the UGU eclogites, and at 364 ± 3 Ma in the IU eclogites. These upper Devonian ages are younger than the Silurian-Devonian age attributed to the HP metamorphism in the FMC. Nevertheless, they are consistent with the recent studies acquired in the southern parts of the massif and the rest of the variscan belt. iv) Data obtained in this work does not support a Silurian to lower Devonian subduction zone as it was proposed by polycyclique geodynamic model explaining the variscan structuration of the FMC. Consequently, this thesis proposes a monocyclic geodynamic scenario, involving a single middle to upper Devonian subduction.; A travers une étude pétrochronologique des roches de haute-pression (HP), cette thèse a pour objectif de contribuer à la compréhension de la dynamique varisque dans le Massif Central français (MCF) via la réponse à différentes questions : i) Quelles unités ont enregistré le métamorphisme de HP dans le MCF ? ii) Quelle est l'origine de la diversité du métamorphisme de HP dans le MCF ? iii) Quel est l'âge du métamorphisme de HP ? iv) Quel est le nombre de zones de subduction impliquées dans la structuration du MCF ? i) Il est généralement admis que les éclogites témoignant du métamorphisme de HP dans le MCF affleurent dans l'Unité Supérieure des Gneiss (UGU), une unité formée par des paragneiss migmatitiques contenant des éclogites rétromorphosées. Cependant, des investigations pression-température (P-T) dans les terrains sud du massif (unités de Najac-Laguépie) ont permis d'identifier une seconde unité de HP. La présence de micaschistes éclogitiques (570°C, 16 kbar) renfermant des lentilles d'éclogites fraiches dans le Massif de Najac a été attribuée à l'existence d'une Unité Intermédiaire (IU), déjà reconnue dans le Limousin. Les amphibolites de Laguépie ayant enregistré des conditions granulitiques (710°C, 10 kbar) vers 363 Ma ont été associées à l'UGU. Ainsi, il est proposé dans ce travail que le métamorphisme de HP dans le MCF se localise dans deux unités structurales distinctes. ii) La subdivision des éclogites dans le MCF est classiquement basée sur les températures de cristallisation au pic de pression. On distingue ainsi des éclogites de HP/BT ayant cristallisé en dessous de 700°C et des éclogites de HP/HT ayant cristallisé au-delà de 700°C. Dans le Limousin, une étude P-T comparative entre les deux types d'éclogites situées dans les deux unités tectono-métamorphiques différentes (éclogites fraiches de l'IU et éclogites rétromorphosées de l'UGU) montre des gradients géothermiques différents au pic de pression, de 7- 8°C/ km pour l'IU et 8-12°C/ km dans l'UGU. La différence dans les gradients calculés reflète différentes pressions pour des températures comparables (globalement entre 650-700°C). Les conditions d'exhumation sont nettement différentes entre les deux unités : les éclogites de l'IU caractérisent une exhumation accompagnée d'une diminution de température tandis que les éclogites de l'UGU témoignent d'une exhumation à température constante voire avec un léger réchauffement. Ainsi, la diversité du métamorphisme de HP dans le MCF est le résultat d'une évolution post-éclogitique contrastée plus qu'à des températures de cristallisation différentes au pic de pression. Par comparaison avec la dynamique égéenne, deux processus d'exhumation différents sont proposés. Les éclogites de l'UGU seraient liées à une exhumation par accrétion à la plaque supérieure via un mécanisme de retrait du panneau plongeant. Ce mécanisme explique l'exhumation " chaude " à l'instar de certaines roches des Cyclades (Naxos). Les éclogites de l'IU auraient été exhumées dans le prisme d'accrétion, à l'image des unités de Crète. iii) L'étude géochronologique des deux éclogites a permis de contraindre un âge U-Pb du métamorphisme de HP par LA-ICP-MS sur zircons de 377± 1 Ma dans les éclogites de l'UGU et de 364 ± 3 Ma dans celles de l'IU. Ces âges Dévoniens supérieurs plus jeunes que l'âge siluro-dévonien connu pour le métamorphisme de HP dans le MCF sont compatibles avec les données récentes acquises dans les terrains sud du massif. Ils s'inscrivent également dans l'âge de la HP reconnu dans le reste de la chaine varisque. iv) Le modèle polycyclique d'évolution de la convergence varisque, impliquant deux zones de subduction dont une, d'âge Silurien à Dévonien inférieur, ne rend pas compte des données acquises dans ce travail. Par conséquent, un scénario géodynamique monocyclique, impliquant une seule subduction au Dévonien moyen à supérieur, est finalement proposé. |
