n°ordre : 42200 Université des Sciences et Technologies de Lille 1 UFR des Sciences de la Terre UMR 8198 « Evolution, Ecologie, Paléontologie » Université Lille 1 – CNRS Ecole doctorale 104 – Science de la Matière, du Rayonnement et de l’Environnement Filière Géosciences, Ecologie, Paléontologie et Océanographie Doctorat de l’Université de Lille 1 Géologie par Maxime PADEL Influence cadomienne dans les séries pré-sardes des Pyrénées Orientales : approche géochimique, stratigraphique et géochronologique Thèse co-dirigée par José Javier Álvaro et Sébastien Clausen Soutenance Publique prévue le 9 Décembre 2016 JURY Josep Maria CASAS Université de Barcelone, Espagne ; Rapporteur Abderrahmane SOULAIMANI Université Cadi Ayyad, Maroc ; Rapporteur Olivier BLEIN BRGM, France ; Examinateur Thomas SERVAIS Université Lille 1, France ; Examinateur José Javier ÁLVARO Université Lille 1, France ; Directeur Sébastien CLAUSEN Université Lille 1, France ; Co-directeur Olivier AVERBUCH Université Lille 1, France ; Invité Bernard LAUMONIER Université de Lorraine, France ; Invité César WITT OLIVO Université Lille 1, France ; Invité Université des Sciences et Technologies de Lille 1 UFR des Sciences de la Terre UMR 8198 « Evolution, Ecologie, Paléontologie » Université Lille 1 – CNRS Ecole doctorale 104 – Science de la Matière, du Rayonnement et de l’Environnement Filière Géosciences, Ecologie, Paléontologie et Océanographie Ph.D of Université de Lille 1 Geology by Maxime PADEL Cadomian Influence on the pre-Sardic Series of the Eastern Pyrenees: Geochemical, Stratigraphic and Geochronological Approach Ph.D thesis supervised by José Javier Álvaro et Sébastien Clausen Public defence on the 9th December 2016 JURY Josep Maria CASAS Barcelona University, Spain ; Reviewer Abderrahmane SOULAIMANI Cadi Ayyad University, Morocco ; Reviewer Olivier BLEIN BRGM, France ; Examiner Thomas SERVAIS Lille 1 University, France ; Examiner José Javier ÁLVARO Lille 1 University, France ; Supervisor Sébastien CLAUSEN Lille 1 University, France ; Supervisor Olivier AVERBUCH Lille 1 University, France ; Invited Bernard LAUMONIER Lorraine University, France ; Invited César WITT OLIVO Lille 1 University, France ; Invited 2 UMR 8198 « Evolution, Ecologie, Paléontologie » Université Lille 1 – CNRS UFR des Sciences de la Terre – Bâtiment SN5 Avenue Paul Langevin 59655 Villeneuve d’Ascq Cedex France 3 4 Résumé La stratigraphie de l’Ediacarien-Ordovicien Inférieur des Pyrénées Orientales est révisée. Le découpage stratigraphique est similaire aux successions de la Montagne Noire (France) et de la Sardaigne (Italie) tenant compte de (1) l’absence de déformation cadomienne au cours de la transition Ediacarien-Cambrien, (2) la présence, comme dans la Montagne Noire septentrionale, d’un volcanisme acide proche de la limite Ediacarien-Cambrien, et (3) l’absence des corps régressifs du Guzhangien (Cambrien moyen terminal) comme au Sud- Ouest de la Sardaigne. Les analyses géochimiques du volcanisme de l’Ediacarien supérieur des Pyrénées Orientales suggèrent deux affinités distinctes, une tholéitique liée à un contexte d’extension (métabasites des Formations de Nyer et d’Olette) et une autre calco-alcaline et à dominance acide liée à l’orogénèse Cadomienne (sommet de la Formation d’Olette et Formation du Pic de la Clape). Une révision des zircons détritiques des dépôts terreneuviens de la partie nord-occidentale péri-gondwanienne (Maroc, massif Ibérique, Montagne Noire, Pyrénées et Sardaigne) reflète l’influence relative des principales sources de sédiments suivant une polarité SO-NE : les sources panafricaines et atlasiennes prédominent dans les successions les plus sud-occidentales, tandis que l’influence du craton Arabo-Nubien et du méta-craton Saharien augmente vers le NE. Cette tendance disparait ensuite, reflétant une possible homogénéisation géodynamique et des sources continentales le long de cette marge. Mots clés. Stratigraphie, complexe volcano-sédimentaire, géochimie, datation U-Pb sur zircon, Pyrénées Orientales, Montagne Noire, Gondwana Occidentale. Abstract The Ediacaran-Lower Ordovician stratigraphy of the Eastern Pyrenees is updated and revised. The similar stratigraphic framework is compared with neighbouring outcrops from the Montagne Noire (France) and Sardinia (Italy), which take into account: (i) the absence of Cadomian deformation close to the Ediacaran-Cambrian boundary interval, (ii) the presence, like in the northern Montagne Noire, of acidic-dominated volcanosedimentary complexes punctuating the Ediacaran-Cambrian transition, and (iii) the lack of the Guzhangian (mid Cambrian) regression, also absent in SW Sardinia. The geochemical analyses of the uppermost Ediacaran volcanism in the Eastern Pyrenees suggest two distinct affinities linked to extensional conditions (metabasites of the Nyer and Olette formations) followed by the influence the Cadomian orogeny (acidic and calk-alkaline magmatism recorded at the top of the Olette Formation and in the overlying Pic de la Clape Formation). Detrital zircons from Terreneuvian siliciclastic sediments of West Gondwana (Morocco, Iberian Massif, Montagne Noire, Pyrenees and Sardinia) reflect a distinct SW-NE trend in the relative influence of major sediment sources: the Panafrican-Atlasian sources predominate throughout the southwesternmost successions, whereas the influence of the Arabian-Nubian Shield and the Sahara Metacraton sources increases northeastward. This trend tends to disappear afterwards, possibly reflecting a common geodynamic evolution throughout this margin. Key-words. Stratigraphy, volcanosedimentary complex, geochemistry, U-Pb zircon dating, Eastern Pyrenees, Montagne Noire, West Gondwana. 5 6 Sommaire 1 Version Française Abrégée ............................................................................................... 11 1. Contexte ........................................................................................................................ 13 2. Cadre géologique et stratigraphique préliminaire ........................................................ 14 3. Objectifs ....................................................................................................................... 17 4. Méthodologie ................................................................................................................ 18 4.1 Etude de terrain ...................................................................................................... 18 4.2 Etude biostratigraphique ........................................................................................ 19 4.3 Etude géochronologique (datation U/Pb sur zircon) [articles 2, 3 et 4] ................. 21 5. Synthèse des principaux résultats ................................................................................. 23 5.1 Nouveau découpage lithostratigraphique ............................................................... 23 5.2 Corrélation stratigraphique régionale .................................................................... 24 5.3 Datation des complexes volcanosédimentaires ...................................................... 25 5.4 Analyse géochimique des épisodes volcaniques .................................................... 25 6. Références .................................................................................................................... 28 2 Révision stratigraphique des séries volcanosédimentaires de l’Ediacarien-Ordovicien Inférieur (pré-sarde) des Pyrénées Orientales, France et Espagne [Article 1] ......................... 33 1. Introduction .................................................................................................................. 35 2. Geological setting ......................................................................................................... 38 2.1 Tectonic setting ...................................................................................................... 38 2.2 Sardic intrusions ..................................................................................................... 40 3. Stratigraphic framework ............................................................................................... 40 3.1 Canaveilles Group (emended) ................................................................................ 40 3.2 Jujols Group (emended) ......................................................................................... 48 4. SE-NW palaeogeographic trends ................................................................................. 52 5. Correlation with surrounding Pyrenean units ............................................................... 52 6. Correlation with surrounding domains from North Gondwana ................................... 55 7. Conclusions .................................................................................................................. 57 8. References .................................................................................................................... 58 3 Complexes volcanosédimentaires cadomiens de la transition Ediacarien-Cambrien des Pyrénées Orientales, France et Espagne. [Article 2] ................................................................ 67 1. Introduction .................................................................................................................. 70 7 2. Geological setting and stratigraphy .............................................................................. 71 3. Material and methods ..................................................................................................