Pétrologie Et Géochronologie Des Granulites De Ultra-Hautes Températures De L’Unité Basique D’Andriamena (Centre-Nord Madagascar)
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PÉTROLOGIE ET GÉOCHRONOLOGIE DES GRANULITES DE ULTRA-HAUTES TEMPÉRATURES DE L’UNITÉ BASIQUE D’ANDRIAMENA (CENTRE-NORD MADAGASCAR). Apport de la géochronologie in-situ U-Th-Pb à l’interprétation des trajets P-T. Philippe Goncalves To cite this version: Philippe Goncalves. PÉTROLOGIE ET GÉOCHRONOLOGIE DES GRANULITES DE ULTRA- HAUTES TEMPÉRATURES DE L’UNITÉ BASIQUE D’ANDRIAMENA (CENTRE-NORD MADAGASCAR). Apport de la géochronologie in-situ U-Th-Pb à l’interprétation des trajets P-T.. Géologie appliquée. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2002. Français. tel-00003569 HAL Id: tel-00003569 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003569 Submitted on 14 Oct 2003 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. Numéro d'Ordre : D.U. 1375 UNIVERSITÉ BLAISE PASCAL (U.F.R. De Recherche Scientifique et Technique) ECOLE DOTORALE DES SCIENCES FONDAMENTALES N° 359 THÈSE présentée pour obtenir le grade de DOCTEUR D'UNIVERSITÉ (spécialité: Pétrologie) par Philippe GONCALVES Diplomé d'Études Approfondies PÉTROLOGIE ET GÉOCHRONOLOGIE DES GRANULITES DE ULTRA-HAUTES TEMPÉRATURES DE L'UNITÉ BASIQUE D'ANDRIAMENA (CENTRE-NORD MADAGASCAR) Apport de la géochronologie in-situ U-Th-Pb à l'interprétation des trajets P-T. Soutenue publiquement le 18 Octobre 2002, devant la commission d'examen composée de: M. Ballèvre Rapporteur Professeur, Université de Rennes I I. Villa Rapporteur Professeur, Université de Berne J. E. Martelat Examinateur MCF, Université de Grenoble J. M. Montel Examinateur Professeur, Université de Toulouse II D. Vielzeuf Examinateur DR, Université de Clermont-Ferrand II - CNRS C. Nicollet Directeur de Thèse Professeur, Université de Clermont-Ferrand II J. M. Lardeaux Directeur de Thèse Professeur, Université de Lyon I -1- -2- Résumé - Résumé - La compréhension des processus orogéniques nécessite l’acquisition de données permettant de suivre les variations de pression (P), température (T) et déformation (D) au cours du temps (t). La construction de trajets P-T-D-t implique nécessairement une approche pluridisciplinaire, qui combine une analyse pétrologique et structurale à l’acquisition de données géochronologiques. Dans ce mémoire, une telle approche est appliquée à des granulites polymétamorphiques de Ultra-Hautes Températures de l'unité basique d'Andriamena (Centre-Nord Madagascar). Une attention particulière a été portée sur la corrélation entre les données pétrologiques et géochronologiques afin de discuter la signification des trajets P-T et des âges obtenus en contexte polymétamorphique. L'évolution thermomécanique de l'unité d'Andriamena est marquée par la superposition d'au moins quatre événements thermiques distincts: ~2.7 Ga, 2.52-2.54 Ga, 790-730 Ma et 530-500 Ma. Si la signification de l'événement Archéen à 2.7 Ga reste encore problématique, l'événement fini-Archéen à 2.5 Ga correspond sans ambiguïté au métamorphisme de UHT (~1050°C, 11.5 kbar). Le Néoprotérozoïque moyen (790-730 Ma) est marqué par la mise en place d'un important complexe basique-ultrabasique contemporain d'un épisode de fusion partielle et d'un métamorphisme granulitique (~850-900°C, 7 kbar). Cet événement thermique majeur, à l'échelle du Centre-Nord Madagascar, est interprété comme le témoin d'un contexte tectonique du type arc continental lié à la fermeture de l'océan Mozambique lors de la fragmentation du supercontinent Rodinia. Le dernier événement affectant l'unité d'Andriamena (530-500 Ma) est à l'origine du champ de déformation finie, qui résulte de la superposition de deux phases D1 et D2 synchrones d'un métamorphisme amphibolitique à granulitique de basse pression (650-700°C, 5-6 kbar). La déformation Cambrienne observée dans le Centre-Nord Madagascar est compatible avec un raccourcissement horizontal Est-Ouest qui résulterait de la convergence de cratons lors de la consolidation finale du Gondwana. Par leur caractère réfractaire, les Mg-granulites de UHT préservent de nombreuses textures minéralogiques permettant de retracer un trajet PT pétrographique complexe et apparemment continu. Néanmoins, les données géochronologiques obtenues par la méthode de datation in-situ sur monazite à la microsonde électronique montrent que le trajet pétrographique ne doit pas être considéré comme issu d'un seul et même événement thermique, mais plutôt comme un trajet discontinu résultant de la superposition de deux événements distincts à 2.5 Ga et 790-730 Ma. D'autre part, nous montrons qu'une partie du trajet pétrographique (décompression isotherme) correspond à un trajet apparent sans signification tectonique. Nous suggérons que cette décompression apparente résulte de l'équilibration des paragenèses réfractaires de UHT (2.5 Ga) à plus basses pressions, lors de l'événement Néoprotérozoïque moyen (790-730 Ma), sans que les conditions P-T des réactions minéralogiques observées n'aient été atteintes. La distinction qui existe entre trajet pétrographique et trajet P-T réel montre l'importance de déterminer l'âge absolu des différents assemblages et réactions métamorphiques, afin de dater différentes portions du trajet P-T. Cet objectif est atteint grâce aux méthodes de datations ponctuelles et in-situ qui permettent de dater des minéraux dans leur contexte textural et donc de corréler âge et assemblage métamorphique. Ainsi, nous avons développé une nouvelle méthode de datation in-situ U-Th-Pb sur monazite, qui utilise les méthodes chimiques (microsonde) et isotopiques conventionnelles (ID-TIMS). Par ces deux méthodes, on combine une haute résolution spatiale (~3µm - microsonde) à une haute précision analytique (ID-TIMS). La particularité de cette nouvelle approche est que la datation isotopique est réalisée sur des grains individuels extraits par micro-forage directement sur lame mince et qui ont été au préalable caractérisés à la microsonde électronique (imagerie, datation chimique...). La position texturale de chaque grain daté est ainsi retenue. -3- -4- Remerciements - Remerciements - Je commencerai par ne pas remercier cette satanée couverture latéritique qui nous a causé bien des soucis sur le terrain. Sans elle, Madagascar posséderait sans aucun doute les plus beaux affleurements de la planète et même de l’Univers… Tu ne me contrediras sûrement pas Christian. Christian Nicollet, mon directeur de thèse qui est devenu un collègue de travail et surtout un ami. Merci beaucoup pour ces quatre très belles années mais surtout pour toute la confiance que tu as placée en moi. Ce que j’ai apprécié avant tout, c’est ton enthousiasme. Parfois, j’avais même l’impression que les rôles étaient inversés. Je veux dire par là que dans certains cas, je devais canaliser ton enthousiasme : On aurait dit un « jeune » étudiant. J’espère, et j’en suis sûr, que nous continuerons à travailler ensemble. Jean-Marc Lardeaux: mon co-directeur de thèse. Nos discussions étaient toujours très constructives, et avec toi aussi j’ai vraiment ressenti que tu me faisais entièrement confiance. Avec Stéphane Guillot, vous m’aviez proposé un DEA sur les roches de HP-BT de la Marge Nord-Caraïbes. A l’époque, je nous voyais déjà travaillant à quelques mètres des eaux chaudes et turquoises des Caraïbes. Malheureusement, le projet n’a pas abouti mais je ne désespère pas qu’un jour… Evidemment, je tiens à remercier les membres de la commission d’examen, Igor Villa et Michel Ballèvre (Rapporteur) et Daniel Vielzeuf (Président) d’avoir accepté de juger ce travail et aussi pour la passionnante discussion qui a suivi mon exposé. Les deux autres membres de mon jury sont Jean-Marc Montel et Jean-Emmanuel Martelat. Jean-Marc Montel (le Eugène Sacomano de la géologie : il est capable de vous énumérer le nombre de buts marqués par le LOSC à l’extérieur et par temps de pluie lors de la saison 1956-1957). Je te remercie pour m’avoir fait découvrir ce domaine passionnant de la géologie qu’est la géochronologie et plus particulièrement la Monazite. Jean-Emmanuel Martelat (Manou): mon prédécesseur à Madagascar. Ça n’a pas était facile de passer derrière toi. J’ai vraiment beaucoup apprécié ton accueil au début de ma thèse et par la suite nos discussions sur la déformation à Madagascar. Ça m’a beaucoup rassuré de savoir que dans le jury il y avait quelqu’un autant (voir plus d’après toi) stressé que moi. Ce travail a également été le fruit de nombreuses collaborations au sein du laboratoire Magmas et Volcans de Clermont-Ferrand. En premier lieu, je tiens à remercier Jean-Louis Paquette. Une bonne partie de ce travail (datation isotopique) je te le dois. D’autres part, grâce à nos discussions, j’ai beaucoup appris dans le domaine de la géochronologie et je crois que j’ai ainsi pu garder suffisament de recul quant à l’interprétation des données sondes. Je crois que nous avons formé un bon tandem et j’espère que dans le futur nous continuerons à collaborer. A ce tandem, je dois ajouter Bertrand Devouard. Nous avons passé quelques longues soirées au labo à extraire ces monazites. Je remercie également l’autre tandem du labo: Brieuc Lefèvre et Christian Pin. Nos discussions étaient toujours passionnantes et se finissaient bien souvent en excursion géologique à travers le monde. Dans le labo j’ai également collaboré avec l’équipe volcanologie. Merci en particulier à Jean-Luc Froger pour m’avoir autorisé à poser les doigts sur Ophelia (c’est un ordinateur !!!) pour la partie traitement d’images satellitales. Je n’oublie pas non plus les heures que tu as passé sur Matlab pour mettre en forme quelques programmes de calcul d’âges et d’erreurs.