Origines, âges et construction des intrusions alcalines différentiées de l’archipel de Kerguelen

Soutenance de thèse de doctorat de Hugo Raffet

Le jury sera composé de :

Jean-Paul BOY, Rapporteur, Université de Strasbourg
Lydéric FRANCE, Rapporteur, Université de Lorraine
Véronique GARDIEN, Rapporteure, Université Lyon 1
Valérie BOSSE, Examinatrice, Université Clermont-Auvergne
Yoann DENELE, Examinateur, Université de Toulouse
Fleurice PARAT, Examinatrice, Université de Montpellier 
Guillaume DELPECH, Invité, Université Paris Saclay
Michel GREGOIRE, Invité, CNRS
Michel DE SAINT-BLANQUAT, Directeur de thèse, CNRS
Damien GUILLAUME, Co-directeur de thèse, Université Jean Monnet

Résumé : 
Situé sur la partie nord du plateau océanique du même nom, les Kerguelen présentent un important magmatisme alcalin qui permet d’étudier comment une croûte océanique épaissie se ‘continentalise’ peu à peu par intégration de magmas différentiés. Ce magmatisme s’exprime par du plutonisme et du volcanisme, sous la forme de deux lignées alcalines sous- et sursaturée en silice.
Les objectifs de cette thèse sont : (i) de réactualiser les connaissances (origine, évolution) sur les complexes intrusifs alcalins sous-saturés en silice de l’archipel de Kerguelen, (ii) de préciser le calendrier du magmatisme différentié alcalin et (iii) d’étudier la structure crustale de l’archipel, pour obtenir des informations de la géologie sous la surface. Pour cela j’ai utilisé une approche pluridisciplinaire alliant : (i) une étude pétro-géochimique et (ii) une étude géochronologique via la méthode de datation U-Pb sur zircon ainsi que (iii) l’acquisition, le traitement et l’interprétation de mesures gravimétriques effectuées à l’échelle de l’archipel.
L’étude pétro-géochimique a permis d’une part, de constater que les évolutions compositionnelles des roches de la série alcaline sous-saturée en silice sont majoritairement explicables par des processus de différenciation par des processus de cristallisation fractionnée. D’autre part, la géochimie isotopique Rb/Sr et Sm/Nd sur roche totale (encore jamais réalisée sur les roches plutoniques de la série sous-saturée de Kerguelen) a permis d’apporter de nouvelles contraintes et prouve définitivement l’origine mantellique de ces roches, associée au panache de Kerguelen. 
L’étude géochronologique a permis d’obtenir les premiers âges U-Pb sur plusieurs complexes alcalins de l’archipel. Les âges obtenus permettent de préciser les intervalles de temps de mise en place sur les complexes des Monts Ballons et de la Presqu’île de la Société de Géographie. Les âges obtenus sous-entendent que les deux lignées alcalines sont bien présentes depuis au moins 26 Ma sur l’archipel et qu’elles s’alternent de manière continue (voire sont contemporaines) depuis cette date jusqu’à la période sub-actuelle.
Les résultats de l’étude gravimétrique montrent un champ de pesanteur hétérogène à l’échelle de l’archipel de Kerguelen. Les différentes signatures de l’anomalie de Bouguer présentent aussi bien des tendances régionales que locales. Cela implique une lithosphère à la structure hétérogène qui intègre des intrusions de roches magmatiques plus ou moins denses mais induit également le contrôle de la structure de la lithosphère par des marqueurs structuraux hérités de l’histoire de la construction de l’archipel. Cette étude propose également des modèles de la structure du complexe alcalin du Sud de la Péninsule de Raller du Baty, réalisés par modélisation directe de l’anomalie de Bouguer calculée à l’aide des mesures effectuées.
De manière générale, les données gravimétriques, géochimiques et géochronologiques obtenues dans le cadre de ce travail imposent un modèle où la différenciation magmatique, le stockage crustal, et le transfert du magma sont liés, signifiant que la croûte joue un rôle actif (chimique et physique ?) dans l’évolution, le transport et la mise en place des magmas, et donc dans le devenir sous- ou sursaturée en silice d’un magma alcalin différentié.